一種提升農田土壤環境容量的方法
【專利摘要】結合農田土壤目前的嚴峻形勢，本發明主要提供一種提升農田土壤環境容量的方法，用于增強農田土壤的自凈能力，降低農田土壤中的各種污染物（有機物、重金屬）對農作物的危害；降低農作物對土壤有害物質的吸收，從而降低了其對人體健康風險的指標。本發明所述方法，適用于各類化工廠、農藥廠、電鍍廠、化肥廠等污染源周邊的農田土壤預防各類污染物的侵蝕，提高農作物產量，提升農作物質量品質。
【專利說明】一種提升農田土壤環境容量的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及環境保護領域，特別是涉及一種提升農田土壤環境容量的方法。
[0002]
【背景技術】
[0003]當前，在城市環境保護越來越受到人們的重視，環境污染正在逐步得到控制的同時，農村環境問題卻越來越突出，各種污染與生態交織在一起，影響了農村人口生活，威脅到他們的健康，同時給農村農田帶來了嚴重的污染。農業活動產生的農田污染是指農業部門在施肥、灌溉等過程中，在土壤中添加了某些有害物質或使某些固有物質含量過高，其污染負荷超過了土壤的承受容量。它一方面會使土壤的理化性質變壞，肥力下降，影響作物的生長；另一方面某些有毒物質被農作物吸收，殘留于作物的莖桿和顆粒，通過食物鏈影響人畜健康，從而使土壤使用價值降低或喪失。隨著經濟的發展，人類的各種活動對農田的污染也在加重，致使農村生活環境日趨惡化，農業及其生產環境污染嚴重，從而最終影響農業生產的質量和效益。據中國水稻研究所與農業部稻米及制品質量監督檢驗測試中心2010年發布的《我國稻米質量安全現狀及發展對策研究》稱，我國1/5的耕地受到了重金屬污染，其中鎘污染的耕地涉及11個省25個地區。
[0004]土壤質量與水、肥、氣等多種元素息息相關，你可以把它看作是一種類生命體，它同樣也需要呵護。從目前的情況來看，我國的土壤面臨“嚴重透支”。而且，農地日益減少已成現狀，至2012年底，耕地接近18億畝的紅線。
[0005]
【發明內容】

`[0006]結合農田土壤目前的嚴峻形勢，本發明主要是提供一種提升農田土壤環境容量的方法，用于增強農田土壤的自凈能力，降低農田土壤中的各種污染物(有機物、重金屬)對農作物的危害；降低農作物對土壤有害物質的吸收，從而降低了其對人體健康風險的指標。
[0007]土壤環境容量指土壤環境單元所容許承納的污染物質的最大數量或負荷量。土壤環境容量實際上是土壤污染起始值和最大負荷量的差值。若以土壤環境標準作為土壤環境容量的最大允許極限值，則該土壤的環境容量的計算值，便是土壤環境標準值(或本底值)，即上述土壤環境的基本容量，有的稱之為土壤環境的靜容量，相當于土壤環境的基本容量。
[0008]土壤環境的靜容量雖然反映了污染物生態效應所容許的最大容納量，但尚未考慮和顧及到土壤環境的自凈作用與緩沖性能，也即外源污染物進入土壤后的累積過程中，還要受土壤環境地球化學背景與遷移轉化過程的影響和制約，如污染物的輸入與輸出、吸附與解吸、固定與溶解、累積與降解等等，這些過程都處于動態變化中，其結果都能影響污染物在土壤環境中的最大容納量。因而目前的環境學界認為，土壤環境容量應是靜容量加上這部分土壤的凈化量，才是土壤的全部環境容量或土壤的動容量。
[0009]由于土壤環境靜態容量在現有條件下基本已經相當固定，對其進行提升的幅度較小，本發明主要針對于土壤環境動態容量進行提升，即提升土壤的自身凈化能力。
[0010]影響土壤環境凈化作用的因素主要有以下一些因素:
(I)土壤環境的物質組成
土壤環境的物質組成主要包括土壤礦質部分的質地、土壤有機質的種類與數量、土壤的化學組成。
[0011](2) 土壤環境條件
土壤環境條件主要包括土壤的PH與Eh條件、土壤的水、熱條件等。
[0012](3) 土壤環境的生物學特性
土壤環境的生物學特性是指植被與土壤生物(微生物和動物)區系的種屬與數量變化。它們是土壤環境中污染物的吸收固定、生物降解、遷移轉化的主力，是土壤生物凈化的決定性因素。
[0013](4)人類活動的影響
人類活動也是影響土壤凈化的重要因素，如長期施用化肥可引起土壤酸化而降低土壤的凈化性能；施石灰可提高對重金屬的凈化性能；施有機肥可增加土壤有機質含量，提高土壤凈化能力。
[0014]為了對土壤環境動態容量進行提升，需要對影響土壤凈化能力的因素進行調整，使土壤凈化能力提升。根據土壤凈化機理，一般分為物理凈化、物理化學凈化、化學凈化、生物凈化等方法。本發明結合我國土壤現狀，針對未污染的農田或可能受到污染的農田進行治理，提升農田的自凈化能力，經過一系列的物理、化學及生物化學反應過程，加速對可能存在各種污染物的降解、穩定，降低其濃度`或改變其形態，從而消除污染物毒性，降低污染物對農作物的危害，有效阻止污染物通過食物鏈影響人類健康。
[0015]一種提升農田土壤環境容量的方法，包括以下步驟:
1)利用深耕機械對農田土壤進行深耕處理，深耕深度在25-50cm；
2)向農田土壤中添加有機質、螯合吸附劑、陽離子交換劑、微生物活性促進劑、土壤結構調節劑、pH調節劑，控制土壤容重0.9-1.lg/cm3, pH值6.5-7.5，陽離子交換量>20cmol/100g,有機質> 40g/kg,水溶性鹽總量< 3g/kg ；
3)利用深耕機械對農田土壤進行再次深耕處理，深耕深度在25-50cm；
4)每年春、秋季節重復上述步驟一次，持續3年。
[0016]對農田土壤進行深耕處理，深耕深度控制在25-50cm之間。通過深耕，可以加強土壤的透氣性，從而提高了土壤中的有效養分；有利于消除雜草和病蟲害；促進根系發育，增加農作物的產量；可深層施肥，有利于逐步熟化下層土壤，增加根系吸收營養范圍。
[0017]增加農田土壤的有機質含量。提高土壤有機質含量，能夠促使土壤表層熟化，加快土壤中有機質的形成、積累和提高，而且可增加土壤團粒結構，改善土壤耕性，促使耕層的形成。其中，可以用作提高有機質的肥料有:綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、慪肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥、有機肥料。有機質用量為每畝50-100kg。
[0018]提升對重金屬的螯合吸附作用。主要通過添加腐殖酸、纖維素提升農田土壤對重金屬的螯合吸附作用，有效降低重金屬的生物有效性。螯合吸附劑可與多種金屬離子形成具有一定穩定程度的金屬離子絡合(螯合)物。螯合吸附劑用量為每畝50-150kg。
[0019]微生物活性促進劑為復合氨基酸。向土壤中添加微生物活性促進劑，能夠促進微生物的成長，利用生物轉化或降解的方法來去除或消除有毒有害污染物，是改善環境質量最有效的方法。利用生物的吸收、富集、代謝等作用將污染物轉化或降解為無害物質甚至有用物質，從而去除或消除可能存在的環境污染。微生物活性促進劑用量為每畝20-50kg。
[0020]陽離子交換劑為膨潤土、沸石、蒙脫石中的至少一種。陽離子交換劑用量為每畝30-80kgo
[0021]土壤結構調節劑為羥基磷灰石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石中的至少一種。土壤結構調節劑用量為每畝20-50kg。
[0022]陽離子交換劑和土壤結構調節劑能夠打破土壤板結、疏松土壤、提高土壤透氣性、降低土壤容重，促進土壤微生物活性、增強土壤肥水滲透力；具有改良土壤，治理荒漠.保水抗旱，增強農作物抗病能力，提高農作物產量，改善品質，恢復農作物原生態等功能，大幅度提高農作物的成活率和農產品產量；改善農林產品品質，恢復農作物的天然風貌。
[0023]沸石是堿金屬或堿土金屬的水化鋁硅酸鹽晶體，含有大量的三維晶體結構，具有獨特的分子結構和很強的離子交換能力，從而通過離子交換吸附降低土壤中重金屬的有效性。膨潤土等工業礦物具有較大的內、外表面和較強的吸附能力，可與土壤中的重金屬離子發生交換作用，固定土壤中的重金屬，防止其遷移。礦物凹凸棒石是一種具有層鏈狀晶體結構的含水富鎂硅酸鹽晶體。這種晶體的顆粒十分細小，并具有針棒狀不對稱外形，表現出良好的膠體性能，吸附重金屬。
[0024]對農田土壤進行pH調節，pH控制在6.5-7.5之間。土壤pH過高過低，都會降低土壤磷的有效性。適宜作物對磷素吸收的PH范圍為6.5-7.5。土壤pH在很大程度上影響土壤微量元素的有效性，土壤PH較低時，土壤中鐵、錳、鋅、銅的溶解度較大，有效量較高，其平均有效含量都在臨界值以上，鐵、錳尤為如此。當土壤PH大于8.0時，不少土壤會出現缺錳、缺銅的現象，有效含量接近臨界值，甚至在臨界值以下。提高土壤PH主要利用石灰、粉煤灰。降低土壤PH主要利用石膏、硫酸亞鐵、硫磺粉、酸性風化煤、磷酸二銨或過磷酸鈣。
[0025]本發明所述方法，適用于各類化工廠、農藥廠、電鍍廠、化肥廠等污染源周邊的農田土壤預防各類污染物的侵蝕，提高農作物產量，提升農作物質量品質。
[0026]經過治理的土壤，能夠有效提高土壤的環境容量，增強土壤對污染物的抵抗能力，去除或消除可能存在的環境污染，降低由污染物對農作物造成的毒害；同時提高了土壤中的有效養分，促進根系發育，大幅度提高農作物的成活率和農產品產量；改善農林產品品質，恢復農作物的天然風貌。
【具體實施方式】
[0027]實施例1
隨機選取江蘇常州新北區境內的I畝酸性農田作為實驗地，對其土壤環境容量進行提升作業。
[0028]1)利用深耕機械對農田土壤進行深耕處理，深耕深度在25cm ；
2)向農田土壤中添加綠肥10kg、糞肥20kg、廄肥20kg、腐殖酸30kg、纖維素20kg、膨潤土 20kg、沸石10kg、復合氨基酸20kg、羥基磷灰石10kg、娃藻土 10kg、石灰10kg、粉煤灰15kg,控制土壤容重0.9g/cm3, pH值6.5,陽離子交換量30cmol/100g,有機質60g/kg,水溶性鹽總量3g/kg ；3)利用深耕機械對農田土壤進行再次深耕處理，深耕深度在25cm；
4)每年春、秋季節重復上述步驟一次，持續3年。
[0029]經過治理后的農田土壤，其環境容量增加50%，能夠有效抵御周圍各類化工廠、農藥廠、電鍍廠、化肥廠等污染源可能產生的污染物對其造成的影響；同時，農作物產量增加10%。
[0030]實施例2
隨機選取江蘇常州新北區境內的I畝堿性農田作為實驗地，對其土壤環境容量進行提升作業。
[0031 ] I)利用深耕機械對農田土壤進行深耕處理，深耕深度在50cm ；
2)向農田土壤中添加廄肥30kg、堆肥40kg、慪肥30kg、纖維素100kg、沸石40kg、蒙脫石40kg、復合氨基酸50kg、海泡石30kg、凹凸棒石20kg、硫酸亞鐵10kg、硫磺粉3kg、酸性風化煤5kg,控制土壤容重1.lg/cm3, pH值7.5,陽離子交換量50cmol/100g,有機質50g/kg,水溶性鹽總量2g/kg ；
3)利用深耕機械對農田土壤進行再次深耕處理，深耕深度在50cm；
4)每年春、秋季節重復上述步驟一次，持續3年。
[0032]經過治理后的農田土壤，其環境容量增加100%，能夠有效抵御周圍各類化工廠、農藥廠、電鍍廠、化肥廠等污染源可能產生的污染物對其造成的影響；同時，農作物產量增加10%。
[0033]實施例3` 隨機選取江蘇常州新北區境內的I畝堿性農田作為實驗地，對其土壤環境容量進行提升作業。
[0034]I)利用深耕機械對農田土壤進行深耕處理，深耕深度在35cm ；
2)向農田土壤中添加河泥30kg、塘泥20kg、有機肥料20kg、纖維素70kg、膨潤土30kg、沸石20kg、復合氨基酸40kg、海泡石20kg、羥基磷灰石15kg、硫酸亞鐵5kg、磷酸二銨5kg、過磷酸1丐3kg,控制土壤容重lg/cm3, pH值7,陽離子交換量60cmol/100g,有機質50g/kg,水溶性鹽總量3g/kg ；
3)利用深耕機械對農田土壤進行再次深耕處理，深耕深度在35cm；
4)每年春、秋季節重復上述步驟一次，持續3年。
[0035]經過治理后的農田土壤，其環境容量增加80%，能夠有效抵御周圍各類化工廠、農藥廠、電鍍廠、化肥廠等污染源可能產生的污染物對其造成的影響；同時，農作物產量增加30%。
【權利要求】
1.一種提升農田土壤環境容量的方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)利用深耕機械對農田土壤進行深耕處理，深耕深度在25-50cm； 2)向農田土壤中添加有機質、螯合吸附劑、陽離子交換劑、微生物活性促進劑、土壤結構調節劑、pH調節劑，控制土壤容重0.9-1.lg/cm3, pH值6.5-7.5，陽離子交換量>20cmol/100g,有機質> 40g/kg,水溶性鹽總量< 3g/kg ； 3)利用深耕機械對農田土壤進行再次深耕處理，深耕深度在25-50cm； 4)每年春、秋季節重復上述步驟一次，持續3年。
2.根據權利要求1所述的一種提升農田土壤環境容量的方法，其特征在于，所述的步驟2)中的有機質為綠肥、糞肥、廄肥、堆肥、慪肥、餅肥、蠶沙、魚肥、河泥、塘泥、有機肥料中的至少一種，其用量為每畝50-100kg。
3.根據權利要求1所述的一種提升農田土壤環境容量的方法，其特征在于，所述的步驟2)中的螯合吸附劑為腐殖酸、纖維素中的至少一種，其用量為每畝50-150kg。
4.根據權利要求1所述的一種提升農田土壤環境容量的方法，其特征在于，所述的步驟2)中的微生物活性促進劑為復合氨基酸，其用量為每畝20-50kg。
5.根據權利要求1所述的一種提升農田土壤環境容量的方法，其特征在于，所述的步驟2)中的陽離子交換劑為膨潤土、沸石、蒙脫石中的至少一種，其用量為每畝30-80kg。
6.根據權利要求1所述的一種提升農田土壤環境容量的方法，其特征在于，所述的步驟2)中的土壤結構調節劑為羥基磷灰石、硅藻土、海泡石、凹凸棒石中的至少一種，其用量為每畝20-50kg。`
7.根據權利要求1所述的一種提升農田土壤環境容量的方法，其特征在于，所述的步驟2)中的pH調節劑為石灰、粉煤灰、石膏、硫酸亞鐵、硫磺粉、酸性風化煤、磷酸二銨、過磷酸鈣中的至少一種；其中提高土壤PH主要利用石灰、粉煤灰。
8.降低土壤pH主要利用石膏、硫酸亞鐵、硫磺粉、酸性風化煤、磷酸二銨、過磷酸鈣。
【文檔編號】A01B79/00GK103814649SQ201410074339
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年3月3日 優先權日:2014年3月3日
【發明者】李海建, 胡波, 李玲 申請人:江蘇上田環境修復有限公司