本申請屬于土壤修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說，涉及一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
我國是農(nóng)業(yè)大國，擁有豐富的水稻資源，國內(nèi)水稻的分布也比較廣泛。我國秸稈等農(nóng)林有機廢棄物每年產(chǎn)量也達到了8億噸以上，其中稻秸就約占27.5％，稻殼的年產(chǎn)量也達到了3600多萬噸，而豐富的稻秸資源在我國的利用率卻很低。大部分秸在田間地頭或場地被焚燒還田，不僅造成了資源的嚴重浪費，并且?guī)砹朔浅乐氐沫h(huán)境污染和社會經(jīng)濟等問題。目前國內(nèi)外已開展了一系列工作來探討和實現(xiàn)稻秸的資源化利用，包括利用稻秸開發(fā)飼料、生物質(zhì)能源(沼氣)、生物材料、直接粉碎還田等等。但這些利用方式或多或少存在著成本高、不穩(wěn)定、技術(shù)不夠成熟等問題，在一定程度上也限制了稻秸的資源利用。因此，拓展稻秸資源綜合利用的途徑，探索秸稈低成本、高效和環(huán)保利用方式是目前非常重要和急迫的課題。利用稻秸制備有機植生基質(zhì)，具有原料易得、低成本、環(huán)保和資源循環(huán)利用的優(yōu)勢，是秸稈資源化利用的有效方式，具有廣闊的應(yīng)用前景。稻秸是天然可再生有機生物資源，富含可降解的纖維素、半纖維和木素等，是理想的無土植生材料及載體。目前國內(nèi)外利用秸稈的植生作用，已經(jīng)開發(fā)出了一系列的商品化的無土栽培基質(zhì)和育苗基質(zhì)。然而作為園藝、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和城市綠化用途，基于秸稈的有機栽培基質(zhì)由于其物化性質(zhì)缺乏穩(wěn)定性，而且可能有農(nóng)殘、重金屬及其它有害物質(zhì)的危害，其推廣和應(yīng)用也受到了一定的制約。因此，進一步探索基于秸稈植生基質(zhì)的功能和應(yīng)用領(lǐng)域是解決秸稈等有機廢棄資源高效利用的有效途徑。
隨著我國工農(nóng)業(yè)的迅猛但粗放的發(fā)展，包括農(nóng)田在內(nèi)的大面積國土受到重金屬污染，其中鎘(cd)是主要的土壤污染重金屬之一，對環(huán)境和人的危害相當(dāng)大。針對cd污染土壤的修復(fù)，國內(nèi)外也開展了一系列的研究和治理工作。其中植物生態(tài)修復(fù)被認為是低成本和環(huán)保的理想治理方式。但在重金屬污染土壤的困難立地條件下是不利于植物的生長和植被的快速覆蓋。因此，如何有效改良植物立地條件從而滿足植物生長需求和快速覆蓋也是目前植物生態(tài)修復(fù)的主要研究需求。傳統(tǒng)的辦法主要是客土、施加土壤改良劑和篩選高耐逆性或富集植物等，但這些工作在實際應(yīng)用中都會受到極大的限制和造成環(huán)境的二次污染和破壞。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
有鑒于此，本申請針對上述的問題，提供了一種一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)及其制備方法與應(yīng)用，該基質(zhì)是基于水稻秸稈開發(fā)的復(fù)合植物生長基質(zhì)，用于優(yōu)化鎘污染土壤上修復(fù)植物的生長能力和狀況，提高土壤中鎘的生物有效性從而促進植物修復(fù)的效率。
為了解決上述技術(shù)問題，本申請公開了一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，該基質(zhì)包括基質(zhì)上層，所述基質(zhì)上層下方設(shè)置有基質(zhì)下層；
所述基質(zhì)上層按照質(zhì)量份由以下組分構(gòu)成：55份-65份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、10份-20份稻秸稈長纖維、5份-10份腐熟動物糞便，5份-10份氮磷鉀復(fù)合肥、0.5份-1份植物根際菌肥、1份-3份可降解高分子黏連劑；
所述基質(zhì)下層按照質(zhì)量份由以下組分構(gòu)成：85份-95份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、3份-5份緩釋劑包埋土壤螯合劑、0.5份-1份土壤酵母粉、1份-3份可降解高分子黏連劑。
進一步地，該復(fù)合基質(zhì)為成45cm×100cm長條狀，厚度為8-15cm，所述基質(zhì)上層的厚度為5-10cm；基質(zhì)下層的厚度為3-5cm。
進一步地，所述基質(zhì)上層內(nèi)設(shè)置有一層種子層，種子層通過以下方法制備得到：將種子加入液體狀態(tài)紙漿后充分攪拌均勻，再將紙漿平鋪干燥成種子層；種子層設(shè)置于基質(zhì)上層內(nèi)且靠近基質(zhì)上層頂部2cm處。
進一步地，所述腐熟動物糞便選用雞糞或牛糞中的一種，可降解高分子粘結(jié)劑選用淀粉膠或米糠粘膠中的一種。
本發(fā)明還公開了一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟1、原料預(yù)處理：將稻秸稈進行粉碎和分級，制備得到腐熟稻秸基質(zhì)顆粒和稻秸稈長纖維；
步驟2、制備基質(zhì)上層混合物：按照質(zhì)量份稱量以下組分：55份-65份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、10份-20份稻秸稈長纖維、5份-10份腐熟動物糞便，5份-10份氮磷鉀復(fù)合肥、0.5份-1份植物根際菌肥、1份-3份可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟3、制備基質(zhì)下層混合物：制備緩釋劑包埋土壤螯合劑；按照質(zhì)量份稱量以下組分：85份-95份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、3份-5份緩釋劑包埋土壤螯合劑，0.5份-1份土壤酵母粉、1份-3份可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟4、壓模成型：將基質(zhì)下層混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成3-5公分的基質(zhì)下層；將基質(zhì)上層混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成5-10公分的基質(zhì)上層；將基質(zhì)上層疊放在基質(zhì)下層上，制備得到促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)。
進一步地，在步驟3之后制備種子層，所述種子層通過以下方法制備得到：將種子加入液體狀態(tài)紙漿后充分攪拌均勻，再將紙漿平鋪干燥成種子層；種子層設(shè)置于基質(zhì)上層內(nèi)且靠近基質(zhì)上層頂部2cm處。
進一步地，步驟1中的原料預(yù)處理的具體步驟為：
步驟1.1、稻秸稈的粉碎和分級：收集干燥后的水稻秸稈，用秸稈粉碎機進行破碎加工，對破碎后的秸稈顆粒用5目的篩網(wǎng)進行自動過篩；5目以下的秸稈顆粒作為秸稈腐熟的原料；5目以上的秸稈顆粒即為稻秸稈長纖維；
步驟1.2、腐熟稻秸基質(zhì)顆粒的制備：按照秸稈發(fā)酵菌：紅糖：水＝1:10:150的比例混合后，在30-40℃溫度條件下進行活化2-3天，制備得到活化的秸稈發(fā)酵菌劑；活化的秸稈發(fā)酵菌劑與水按照體積比1:100-150的比例進行稀釋，制備得到活化稀釋后的秸稈菌液；活化稀釋后的秸稈菌液與秸稈顆粒按照質(zhì)量比1：600-1:800的比例進行均和混合，混合過程需要邊噴灑菌液邊混勻，然后在通風(fēng)倉庫蓋塑料布堆放，進行自然發(fā)酵，每2-3天進行翻堆，1周后，檢測溫度達到60-70℃，發(fā)酵完成，繼續(xù)堆放2-3天，溫度下降到35℃以下，即獲得腐熟稻秸基質(zhì)顆粒，干燥，備用。
進一步地，步驟3中的緩釋劑包埋土壤螯合劑的制備具體為：用濃度20-30mg/ml的殼聚糖與0.1-0.5mol/l土壤螯合劑等體積混合交聯(lián)，交聯(lián)體系再與2-4倍體積的10％聚乙烯醇溶液進行包覆，經(jīng)烘干后制備得到緩釋劑包埋土壤螯合劑。
進一步地，步驟4中的成型機的壓力為150～200kg/cm2，所述腐熟動物糞便選用雞糞或牛糞中的一種，可降解高分子粘結(jié)劑選用淀粉膠或米糠粘膠中的一種。
本發(fā)明還公開了一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的使用方法，包括以下步驟：
步驟1、土地平整：對修復(fù)場地的土地進行平整并除去雜草；
步驟2、基質(zhì)塊鋪設(shè)：將權(quán)利要求1所述的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)在平整后的土地上；對于有坡度的地形，需要對促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)用尼龍網(wǎng)加筋，并且在四角打上一個塑料鉚釘進行固定；
步驟3、富集植物栽種和管護：促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)完畢后，充分澆水，促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)物料吸水平衡12-24h后，在促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)上直接移栽鎘富集植物幼苗、植物或者直接撒種；對于有種子層的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，則只需要等種子層中種子發(fā)芽，根際實際氣候情況，每周澆水管護1-3次，保持促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)表面2公分不干燥。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本申請可以獲得包括以下技術(shù)效果：
1)稻秸復(fù)合基質(zhì)能夠為植物在鎘污染土壤困難立地條件下生長提供一個相對良好的水肥微生境，修復(fù)植物的存活率更高、生長速度更快和生存時間更長，從而提高植物修復(fù)的效率。
2)稻秸復(fù)合基質(zhì)采用分層組裝的方式，基質(zhì)上層主要是腐熟稻秸殼與緩釋常微肥和植物根際菌肥按比例混合，以提供植物生長的載體和營養(yǎng)支持為主；基質(zhì)下層主要是腐熟稻秸與緩釋包埋螯合劑、鎘耐受菌劑按比例混合，以改良土壤性質(zhì)和提高土壤鎘的生物有效性為主；具有更好的針對性和可塑性。
3)采用稻秸稈復(fù)合基質(zhì)可以干燥壓縮成塊狀或條狀，便于保存、包裝、運輸和野外場地安裝使用；
4)基質(zhì)的組份都是可降解材料的生物材料，不會造成二次污染，而且降解后的材料能夠起到土壤改良的作用；
5)該復(fù)合植生基質(zhì)能夠工業(yè)化、標準化生產(chǎn)；生產(chǎn)材料來源豐富并且低廉，可以合理控制成本；
6)為稻秸(殼)等農(nóng)業(yè)生物質(zhì)廢棄物的利用提供了新的使用途徑，帶來了經(jīng)濟價值和生態(tài)效益。
當(dāng)然，實施本申請的任一產(chǎn)品必不一定需要同時達到以上所述的所有技術(shù)效果。
附圖說明
此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中：
圖1是本申請促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合植生基質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中，1.基質(zhì)上層，2.基質(zhì)下層，3.種子層。
具體實施方式
以下將配合實施例來詳細說明本申請的實施方式，藉此對本申請如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題并達成技術(shù)功效的實現(xiàn)過程能充分理解并據(jù)以實施。
本發(fā)明提供一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，如圖1所示，該基質(zhì)包括基質(zhì)上層1，所述基質(zhì)上層1下方設(shè)置有基質(zhì)下層2，所述基質(zhì)上層1內(nèi)設(shè)置有一層種子層3。
該復(fù)合基質(zhì)干燥壓縮成45cm×100cm長條狀，厚度約15cm，其中基質(zhì)上層1厚5-10cm，基質(zhì)下層2厚3-5cm。根據(jù)需要還可以在基質(zhì)上層1的2cm處增加一層種子層3。使用時，只需要將復(fù)合基質(zhì)放在修復(fù)場地充分施水后，移栽修復(fù)植物或待種子層3種子發(fā)芽，進行日常管護即可。
其中，基質(zhì)上層1按照質(zhì)量份由以下組分構(gòu)成：55份-65份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、10份-20份稻秸稈長纖維、5份-10份腐熟動物糞便，5份-10份氮磷鉀復(fù)合肥、0.5份-1份植物根際菌肥、1份-3份可降解高分子黏連劑。基質(zhì)上層1以提供植物生長的載體和營養(yǎng)支持為主；
其中，腐熟稻秸基質(zhì)顆粒主要起到錨定植物和提供有機肥料、優(yōu)化植物根際環(huán)境的作用；以秸稈粉碎加工后5目以上的秸稈纖維作為秸稈長纖維，主要作用加大上層植物基質(zhì)的孔隙度，利于上層基質(zhì)的保水和通氣，從而更利于植物的生長。腐熟動物糞便主要為植物生長提供優(yōu)質(zhì)的長效肥和微量元素；氮磷鉀復(fù)合肥主要為植物生長提供速效肥。同時由于腐熟稻秸基質(zhì)顆粒的碳氮比偏高，不利于植物根系的發(fā)育生長，因此腐熟動物糞便和氮磷鉀復(fù)合肥可以起到調(diào)節(jié)基質(zhì)碳氮比的作用。幾種物質(zhì)在這個范圍內(nèi)的比例組合基本可以保證調(diào)節(jié)基質(zhì)碳氮比在30-45之間，有利于植物根系與根際微生物的協(xié)同作用促進植物生長發(fā)育。植物根際菌肥是以放線菌和芽孢桿菌為主的復(fù)合菌肥，一方面放線菌主要起到抑制根際有害雜菌，另一方面芽孢桿菌利于加速根際營養(yǎng)成分的獲得?？山到飧叻肿羽みB劑可以選擇淀粉膠或米糠粘膠，主要是為了促進基質(zhì)成分粘合度便于壓制成型。
基質(zhì)下層2按照質(zhì)量份由以下組分構(gòu)成85份-95份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、3份-5份緩釋劑包埋土壤螯合劑、0.5份-1份土壤酵母粉、1份-3份可降解高分子黏連劑。基質(zhì)下層2以改良土壤性質(zhì)和提高土壤鎘的生物有效性為主。
其中，緩釋劑包埋土壤螯合劑的作用是通過緩釋螯合劑促進土壤鎘的生物有效性；土壤酵母粉的作用是到疏松土壤，提高土壤透氣性的作用，其菌株繁殖能產(chǎn)生大量抗生素，對土壤中病菌有殺滅作用，不僅能夠保障植物根系健康生長，還能促進根系與土壤的接觸，從而提高對土壤cd的吸收。可降解高分子粘結(jié)劑可以選擇淀粉膠或米糠粘膠，主要是為了促進基質(zhì)成分粘合度便于壓制成型。
種子層3是由紙漿均勻粘合植物種子干燥后制備而成的種子紙，具體地，將種子加入液體狀態(tài)紙漿后充分攪拌均勻，再將紙漿平鋪干燥成種子層3。
本發(fā)明還提供一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟1、原料預(yù)處理：
步驟1.1、稻秸稈的粉碎和分級：收集干燥后的水稻秸稈，先在秸稈粉碎機進行破碎加工，然后對破碎后的秸稈顆粒用5目的篩網(wǎng)進行自動過篩；5目以下的秸稈顆粒作為秸稈腐熟的原料，這種粒度偏小的基質(zhì)顆粒容易腐熟，腐熟后更利于植物的生長，而且也更容易降解進入土壤，提高土壤的有機質(zhì)含量；5目以上的秸稈顆粒，作為稻秸稈的長纖維在基質(zhì)毯上層使用，主要作用加大上層基質(zhì)的孔隙度，利于上層基質(zhì)的保水和通氣，從而更利于植物的生長；
步驟1.2、腐熟稻秸基質(zhì)顆粒的制備：
市售秸稈發(fā)酵菌(如鄭州農(nóng)富康生物科技有限公司的秸稈發(fā)酵劑)按照菌劑：紅糖：水＝1:10:150的比例混合后，在30-40℃進行活化2-3天?；罨慕斩挵l(fā)酵菌劑與水按照體積比1:100-150的比例進行稀釋。活化稀釋后的秸稈菌液與秸稈顆粒按照質(zhì)量比1：600-1:800的比例進行均和混合，混合過程需要邊噴灑菌液邊混勻，然后在通風(fēng)倉庫蓋塑料布堆放，進行自然發(fā)酵，每2-3天進行翻堆，1周后，檢測溫度達到60-70℃，發(fā)酵完成。繼續(xù)堆放2-3天，溫度下降到35℃以下，即獲得腐熟稻秸基質(zhì)顆粒，干燥備用。
步驟2、制備基質(zhì)上層1混合物：按照質(zhì)量份稱量以下組分：55份-65份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、10份-20份稻秸稈長纖維、5份-10份腐熟動物糞便，5份-10份氮磷鉀復(fù)合肥、0.5份-1份植物根際菌肥、1份-3份可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
其中，稻秸稈長纖維比例如果低于10％起到的保水和通氣效果作用不顯著，而高于20％的話會造成基質(zhì)空隙空間過大，保水保肥性會變差。
步驟3、制備基質(zhì)下層2混合物：
制備緩釋劑包埋土壤螯合劑：用濃度20-30mg/ml的殼聚糖與0.1-0.5mol/l土壤螯合劑(如檸檬酸、edta)等體積混合交聯(lián)，交聯(lián)體系再與2-4倍體積的10％聚乙烯醇溶液進行包覆，經(jīng)烘干后制備出聚乙烯包覆的螯合劑緩釋劑，即為緩釋劑包埋土壤螯合劑；
按照質(zhì)量百分比稱量以下組分：85％-95％腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、3％-5％緩釋劑包埋土壤螯合劑，0.5％-1％土壤酵母粉、1％-3％可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟4、將基質(zhì)下層2混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成3-5公分的基質(zhì)下層2；將基質(zhì)上層1混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成5-10公分的基質(zhì)上層1；將基質(zhì)上層1疊放在基質(zhì)下層2上，制備得到促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)；這樣層層疊加后形成一個整體的基質(zhì)塊或毯，形狀和尺寸可以根據(jù)需要選擇。建議的整體厚度15公分。
步驟5、制備種子層3：將種子加入液體狀態(tài)紙漿后充分攪拌均勻，再將紙漿平鋪干燥成“種子紙”，即為種子層3，如果需要添加種子層，將基質(zhì)上層1分兩次壓制，則需要在基質(zhì)上層1混合物壓制到3-5公分厚的時候放入種子紙，然后再壓制2公分的基質(zhì)上層1剩余的混合物。
其中，1、上層基質(zhì)混合壓縮的厚度約為5-10公分，這個厚度基本可以保障植物不論是從種子開始還是移栽的方式在基質(zhì)上健康生長，而不會在早期生長或建植階段就到土壤重金屬或其它不良環(huán)境的影響。如果過厚則會影響到植物根系與土壤的充分的接觸，影響植物對土壤重金屬cd的富集，如果過薄則會使得植物根系過早受到土壤重金屬cd或其他不良因素的影響，而影響植物生長和cd富集能力。
2、緩釋劑包埋螯合劑的作用是通過緩釋螯合劑促進土壤鎘的生物有效性。土壤酵母粉的作用是到疏松土壤，提高土壤透氣性的作用，其菌株繁殖能產(chǎn)生大量抗生素，對土壤中病菌有殺滅作用，不僅能夠保障植物根系健康生長，還能促進根系與土壤的接觸，從而提高對土壤cd的吸收。可降解高分子粘結(jié)劑，如淀粉膠、米糠粘膠，主要是為了促進基質(zhì)成分粘合度便于壓制成型；3、混合壓縮后基質(zhì)下層的厚度大約3-5公分，植物根系在初期不會進入下層基質(zhì)，基質(zhì)各組分在吸收水分后會進入土壤表層，起到疏松土壤，改善土壤微生物菌群，提高土壤重金屬鎘的生物有效性。
4、種子層不僅能夠固定住種子，便于安裝和運輸；還能讓種子分布比人工撒種的方式更為均勻，對于植物在基質(zhì)上均勻生長和建植更加有利。種子層至于基質(zhì)上層2公分厚的位置，這樣既能保證對種子層的覆蓋和保護，也能避免種子層埋得過深不利于發(fā)芽生長。
本發(fā)明還提供一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的使用方法，包括以下步驟：
步驟1、土地平整：對修復(fù)場地的土地進行平整并除去雜草；
步驟2、基質(zhì)塊鋪設(shè)：將權(quán)利要求1所述的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)在平整后的土地上；對于有坡度的地形，需要對促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)用尼龍網(wǎng)加筋，并且在四角打上一個塑料鉚釘進行固定；
步驟3、富集植物栽種和管護：促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)完畢后，充分澆水，促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)物料吸水平衡12-24h后，在促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)上直接移栽鎘富集植物幼苗、植物或者直接撒種；對于有種子層的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，則只需要等種子層中種子發(fā)芽，根際實際氣候情況，每周澆水管護1-3次，保持促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)表面2公分不干燥。實施例1
一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，如圖1所示，該基質(zhì)包括基質(zhì)上層1，所述基質(zhì)上層1下方設(shè)置有基質(zhì)下層2，所述基質(zhì)上層1內(nèi)設(shè)置有一層種子層3。
該復(fù)合基質(zhì)干燥壓縮成45cm×100cm長條狀，厚度15cm，其中基質(zhì)上層1厚10cm，基質(zhì)下層厚5cm，在基質(zhì)上層1的2cm處增加一層種子層3。
其中，基質(zhì)上層1由65份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、14.5份的稻秸稈長纖維、10份腐熟動物糞便(雞糞或牛糞)、8份緩釋常微肥、0.5份植物根際菌肥、2份可降解高分子黏連劑按比例混合；
基質(zhì)下層2是93.2份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、4份緩釋劑包埋土壤螯合劑，0.8份鎘耐受菌劑和2份可降解高分子黏連劑按比例混合，以改良土壤性質(zhì)和提高土壤鎘的生物有效性為主。
種子層3是由紙漿均勻粘合植物種子干燥后制備而成的種子紙。
促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的制備方法包括以下步驟：
步驟1、原料預(yù)處理：
步驟1.1、稻秸稈的粉碎和分級：收集干燥后的水稻秸稈，先在秸稈粉碎機進行破碎加工，然后對破碎后的秸稈顆粒用5目的篩網(wǎng)進行自動過篩；5目以下的秸稈顆粒作為秸稈腐熟的原料；5目以上的秸稈顆粒，作為稻秸稈長纖維在基質(zhì)毯上層使用；
步驟1.2、腐熟稻秸基質(zhì)顆粒的制備：
市售秸稈發(fā)酵菌(如鄭州農(nóng)富康生物科技有限公司的秸稈發(fā)酵劑)按照菌劑：紅糖：水＝1:10:150的比例混合后，在35℃進行活化2天。活化的秸稈發(fā)酵菌劑與水按照體積比1:125的比例進行稀釋?；罨♂尯蟮慕斩捑号c秸稈顆粒按照質(zhì)量比1：700的比例進行均和混合，混合過程需要邊噴灑菌液邊混勻，然后在通風(fēng)倉庫蓋塑料布堆放，進行自然發(fā)酵，每2天進行翻堆，1周后，檢測溫度達到65℃，發(fā)酵完成。繼續(xù)堆放2天，溫度下降到35℃以下，即獲得腐熟稻秸基質(zhì)顆粒，干燥備用。
步驟2、制備基質(zhì)上層1混合物：按照上述質(zhì)量百分比稱量腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、稻秸稈長纖維、腐熟動物糞便，氮磷鉀復(fù)合肥、植物根際菌肥、可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟3、制備基質(zhì)下層2混合物：
制備緩釋劑包埋土壤螯合劑：用濃度25mg/ml的殼聚糖與0.3mol/l土壤螯合劑等體積混合交聯(lián)，交聯(lián)體系再與3倍體積的10％(質(zhì)量濃度)聚乙烯醇溶液進行包覆，經(jīng)烘干后制備出聚乙烯包覆的螯合劑緩釋劑；
按照質(zhì)量百分比稱量腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、緩釋劑包埋土壤螯合劑、土壤酵母粉、可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟4、制備種子層3：將種子加入液體狀態(tài)紙漿后充分攪拌均勻，再將紙漿平鋪干燥成“種子紙”，即為種子層3。
步驟5、將基質(zhì)下層2混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成5公分的基質(zhì)下層2；在基質(zhì)上層1壓制到8公分厚的時候放入種子紙，然后再壓制2公分的基質(zhì)上層1；將基質(zhì)上層1疊放在基質(zhì)下層2上，制備得到促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)；這樣層層疊加后形成一個整體的基質(zhì)塊或毯，形狀和尺寸可以根據(jù)需要選擇。建議的整體厚度約15公分。
促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的使用方法包括以下步驟：
步驟1、土地平整：對修復(fù)場地的土地進行平整并除去雜草；
步驟2、基質(zhì)塊鋪設(shè)：將權(quán)利要求1所述的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)在平整后的土地上；對于有坡度的地形，需要對促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)用尼龍網(wǎng)加筋，并且在四角打上一個塑料鉚釘進行固定；
步驟3、富集植物栽種和管護：促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)完畢后，充分澆水，促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)物料吸水平衡12-24h后，在促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)上直接移栽鎘富集植物幼苗、植物或者直接撒種；對于有種子層的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，則只需要等種子層中種子發(fā)芽，根際實際氣候情況，每周澆水管護1-3次，保持促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)表面2公分不干燥。
實施例2
一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，如圖1所示，該基質(zhì)包括基質(zhì)上層1，所述基質(zhì)上層1下方設(shè)置有基質(zhì)下層2，所述基質(zhì)上層1內(nèi)設(shè)置有一層種子層3。
該復(fù)合基質(zhì)干燥壓縮成45cm×100cm長條狀，厚度8cm，其中基質(zhì)上層1厚5cm，基質(zhì)下層厚3cm。
其中，基質(zhì)上層1按照質(zhì)量份由以下組分構(gòu)成：55份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、20份稻秸稈長纖維、10份腐熟動物糞便，10份氮磷鉀復(fù)合肥、1份植物根際菌肥、3份可降解高分子黏連劑。基質(zhì)上層1以提供植物生長的載體和營養(yǎng)支持為主；
基質(zhì)下層2按照質(zhì)量百分比由以下組分構(gòu)成85份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、5份緩釋劑包埋土壤螯合劑、1份土壤酵母粉、3份可降解高分子黏連劑。
種子層3是由紙漿均勻粘合植物種子干燥后制備而成的種子紙，具體地，將種子加入液體狀態(tài)紙漿后充分攪拌均勻，再將紙漿平鋪干燥成種子層3。
促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟1、原料預(yù)處理：
步驟1.1、稻秸稈的粉碎和分級：收集干燥后的水稻秸稈，先在秸稈粉碎機進行破碎加工，然后對破碎后的秸稈顆粒用5目的篩網(wǎng)進行自動過篩；5目以下的秸稈顆粒作為秸稈腐熟的原料；5目以上的秸稈顆粒，作為稻秸稈長纖維在基質(zhì)毯上層使用；
步驟1.2、腐熟稻秸基質(zhì)顆粒的制備：
市售秸稈發(fā)酵菌(如鄭州農(nóng)富康生物科技有限公司的秸稈發(fā)酵劑)按照菌劑：紅糖：水＝1:10:150的比例混合后，在30℃進行活化3天。活化的秸稈發(fā)酵菌劑與水按照體積比1:100的比例進行稀釋。活化稀釋后的秸稈菌液與秸稈顆粒按照質(zhì)量比1:800的比例進行均和混合，混合過程需要邊噴灑菌液邊混勻，然后在通風(fēng)倉庫蓋塑料布堆放，進行自然發(fā)酵，每2天進行翻堆，1周后，檢測溫度達到70℃，發(fā)酵完成。繼續(xù)堆放2天，溫度下降到35℃以下，即獲得腐熟稻秸基質(zhì)顆粒，干燥備用。
步驟2、制備基質(zhì)上層1混合物：按照上述質(zhì)量百分比稱量腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、稻秸稈長纖維、腐熟動物糞便，氮磷鉀復(fù)合肥、植物根際菌肥、可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟3、制備基質(zhì)下層2混合物：
制備緩釋劑包埋土壤螯合劑：用濃度20mg/ml的殼聚糖與0.5mol/l土壤螯合劑等體積混合交聯(lián)，交聯(lián)體系再與2倍體積的10％聚乙烯醇溶液進行包覆，經(jīng)烘干后制備出聚乙烯包覆的螯合劑緩釋劑；
按照質(zhì)量百分比稱量腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、緩釋劑包埋土壤螯合劑、土壤酵母粉、可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟4、制備種子層3：將種子加入液體狀態(tài)紙漿后充分攪拌均勻，再將紙漿平鋪干燥成“種子紙”，即為種子層3。
步驟5、將基質(zhì)下層2混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成3公分的基質(zhì)下層2；在基質(zhì)上層1壓制到3公分厚的時候放入種子紙，然后再壓制2公分的基質(zhì)上層1；將基質(zhì)上層1疊放在基質(zhì)下層2上，制備得到促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)；這樣層層疊加后形成一個整體的基質(zhì)塊或毯，形狀和尺寸可以根據(jù)需要選擇。建議的整體厚度約15公分。
促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的使用方法，包括以下步驟：
步驟1、土地平整：對修復(fù)場地的土地進行平整并除去雜草；
步驟2、基質(zhì)塊鋪設(shè)：將權(quán)利要求1所述的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)在平整后的土地上；對于有坡度的地形，需要對促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)用尼龍網(wǎng)加筋，并且在四角打上一個塑料鉚釘進行固定；
步驟3、富集植物栽種和管護：促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)完畢后，充分澆水，促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)物料吸水平衡12-24h后，在促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)上直接移栽鎘富集植物幼苗、植物或者直接撒種；對于有種子層的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，則只需要等種子層中種子發(fā)芽，根際實際氣候情況，每周澆水管護1-3次，保持促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)表面2公分不干燥。
實施例3
一種促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，如圖1所示，該基質(zhì)包括基質(zhì)上層1，所述基質(zhì)上層1下方設(shè)置有基質(zhì)下層2。
該復(fù)合基質(zhì)干燥壓縮成45cm×100cm長條狀，厚度約12cm，其中基質(zhì)上層1厚8cm，基質(zhì)下層厚4cm。
其中，基質(zhì)上層1按照質(zhì)量份由以下組分構(gòu)成：60份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、10份稻秸稈長纖維、5份腐熟動物糞便，5份氮磷鉀復(fù)合肥、0.5份植物根際菌肥、1份可降解高分子黏連劑。基質(zhì)上層1以提供植物生長的載體和營養(yǎng)支持為主；
基質(zhì)下層2按照質(zhì)量份由以下組分構(gòu)成95份腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、3份緩釋劑包埋土壤螯合劑、0.5份土壤酵母粉、1份可降解高分子黏連劑。
促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的制備方法，包括以下步驟：
步驟1、原料預(yù)處理：
步驟1.1、稻秸稈的粉碎和分級：收集干燥后的水稻秸稈，先在秸稈粉碎機進行破碎加工，然后對破碎后的秸稈顆粒用5目的篩網(wǎng)進行自動過篩；5目以下的秸稈顆粒作為秸稈腐熟的原料；5目以上的秸稈顆粒，作為稻秸稈長纖維在基質(zhì)毯上層使用；
步驟1.2、腐熟稻秸基質(zhì)顆粒的制備：
市售秸稈發(fā)酵菌(如鄭州農(nóng)富康生物科技有限公司的秸稈發(fā)酵劑)按照菌劑：紅糖：水＝1:10:150的比例混合后，在40℃進行活化3天?；罨慕斩挵l(fā)酵菌劑與水按照體積比1:150的比例進行稀釋。活化稀釋后的秸稈菌液與秸稈顆粒按照質(zhì)量比1：600的比例進行均和混合，混合過程需要邊噴灑菌液邊混勻，然后在通風(fēng)倉庫蓋塑料布堆放，進行自然發(fā)酵，每3天進行翻堆，1周后，檢測溫度達到60℃，發(fā)酵完成。繼續(xù)堆放3天，溫度下降到35℃以下，即獲得腐熟稻秸基質(zhì)顆粒，干燥備用。
步驟2、制備基質(zhì)上層1混合物：按照上述質(zhì)量百分比稱量腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、稻秸稈長纖維、腐熟動物糞便，氮磷鉀復(fù)合肥、植物根際菌肥、可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟3、制備基質(zhì)下層2混合物：
制備緩釋劑包埋土壤螯合劑：用濃度30mg/ml的殼聚糖與0.1mol/l土壤螯合劑等體積混合交聯(lián)，交聯(lián)體系再與4倍體積的10％聚乙烯醇溶液進行包覆，經(jīng)烘干后制備出聚乙烯包覆的螯合劑緩釋劑；
按照質(zhì)量百分比稱量腐熟稻秸基質(zhì)顆粒、緩釋劑包埋土壤螯合劑、土壤酵母粉、可降解高分子黏連劑；將稱量好的各組分進行混合均勻，備用；
步驟4、將基質(zhì)下層2混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成4公分的基質(zhì)下層2；將基質(zhì)上層1混合物放入成型機內(nèi)進行壓制，壓制成8公分的基質(zhì)下層2；將基質(zhì)上層1疊放在基質(zhì)下層2上，制備得到促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)；這樣層層疊加后形成一個整體的基質(zhì)塊或毯，形狀和尺寸可以根據(jù)需要選擇。
促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)的使用方法包括以下步驟：
步驟1、土地平整：對修復(fù)場地的土地進行平整并除去雜草；
步驟2、基質(zhì)塊鋪設(shè)：將權(quán)利要求1所述的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)在平整后的土地上；對于有坡度的地形，需要對促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)用尼龍網(wǎng)加筋，并且在四角打上一個塑料鉚釘進行固定；
步驟3、富集植物栽種和管護：促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)鋪設(shè)完畢后，充分澆水，促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)物料吸水平衡12-24h后，在促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)上直接移栽鎘富集植物幼苗、植物或者直接撒種；對于有種子層的促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)，則只需要等種子層中種子發(fā)芽，根際實際氣候情況，每周澆水管護1-3次，保持促進鎘污染土壤上植物修復(fù)的稻秸復(fù)合基質(zhì)表面2公分不干燥。
本發(fā)明能夠在重金屬污染土壤區(qū)域使用無土植生基質(zhì)來支持、錨定植株并為植物生長提供相對穩(wěn)定、協(xié)調(diào)的水、肥、氣、熱和根際環(huán)境條件從而促進植物生長及植被快速覆蓋。
本發(fā)明的復(fù)合基質(zhì)具備以下幾個特點：一是能起到營養(yǎng)栽培基質(zhì)的作用，但因為不進入食物鏈又沒有栽培基質(zhì)各項要求那么高；二是能夠完全降解不會帶來環(huán)境的二次污染且能對修復(fù)土壤進行改良；三是低成本的要求。以秸稈為載體制備的植生基質(zhì)應(yīng)該就具備這些特點。此外，以秸稈植生基質(zhì)的覆蓋有利于土壤保墑保肥和提高根際生態(tài)的功能，促進對cd的物理吸附；秸稈的降解會增加土壤的有機質(zhì)，能夠提高土壤cd的生物有效性，促進植物對cd的生物轉(zhuǎn)運和吸附；并且針對cd污染的土壤的特點，通過秸稈基質(zhì)載體與土壤改良劑、土壤營養(yǎng)劑、緩釋材料、可降解高分子材料以及植物種子等的模塊化合理組配，可以大大促進復(fù)合基質(zhì)的植生效果及土壤改良作用。
cd污染土壤修復(fù)效果如下：
首先在泥炭土上進行紅莧菜常規(guī)育苗，出苗15-20天后，紅莧菜達到3葉期，選擇長勢均一的作為試驗材料移栽到各處理組的實驗花盆中。土壤的鎘污染處理有：0mg/kg,5mg/kg和50mg/kg，每種鎘污染處理又分為使用本專利設(shè)計的基質(zhì)和無基質(zhì)，一共有6組試驗處理組(cd0,cd0+基質(zhì)，cd5,cd5+基質(zhì)，cd50和cd50+基質(zhì))，每個處理5個條形花盆(長寬高尺寸57cm×18cm×15cm)，每盆裝土10kg和5株植株。處理45天后，采集植株地上部分和地下部分，以及土壤樣品進行分析。試驗結(jié)果如下：
表1紅莧菜在各處理條件下生長指標及富集能力
注：同一列中不同小寫字母表示差異達到5％的顯著水平。
實驗結(jié)果表明：在鎘污染脅迫條件下，本專利設(shè)計基質(zhì)的使用可以提高紅莧菜的存活率，而且鎘脅迫濃度越高，基質(zhì)的作用越明顯；同樣的鎘污染水平下，基質(zhì)的使用能夠顯著促進紅莧菜的生物量提高20％-60％。同樣的鎘污染水平下，基質(zhì)的使用也提高了紅莧菜地上部分和根系對鎘的富集量，說明土壤中具有生物有效性的鎘含量受到基質(zhì)的作用也是增加的。綜合來看，基質(zhì)的使用不僅提高的植株在鎘脅迫下的生物量，而且提高了土壤鎘的生物有效性從而促進了了植株單位重量對鎘的富集量，因此，表明本專利設(shè)計基質(zhì)是能夠促進紅莧菜對土壤鎘的耐受能力和去除能力。
如在說明書及權(quán)利要求當(dāng)中使用了某些詞匯來指稱特定成分或方法。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)可理解，不同地區(qū)可能會用不同名詞來稱呼同一個成分。本說明書及權(quán)利要求并不以名稱的差異來作為區(qū)分成分的方式。如在通篇說明書及權(quán)利要求當(dāng)中所提及的“包含”為一開放式用語，故應(yīng)解釋成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的誤差范圍內(nèi)，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠在一定誤差范圍內(nèi)解決所述技術(shù)問題，基本達到所述技術(shù)效果。說明書后續(xù)描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準。
還需要說明的是，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的商品或者系統(tǒng)不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種商品或者系統(tǒng)所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系統(tǒng)中還存在另外的相同要素。
上述說明示出并描述了發(fā)明的若干優(yōu)選實施例，但如前所述，應(yīng)當(dāng)理解發(fā)明并非局限于本文所披露的形式，不應(yīng)看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環(huán)境，并能夠在本文所述發(fā)明構(gòu)想范圍內(nèi)，通過上述教導(dǎo)或相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)或知識進行改動。而本領(lǐng)域人員所進行的改動和變化不脫離發(fā)明的精神和范圍，則都應(yīng)在發(fā)明所附權(quán)利要求的保護范圍內(nèi)。