一种降低土壤重金属含量和有效性的施肥方法及应用

1.本发明属于设施蔬菜种植技术领域，具体涉及一种降低土壤重金属含量和有效性的施肥方法及应用。


背景技术：

2.设施蔬菜栽培是我国蔬菜的主要生产方式，由于重金属累积程度逐年加深，引起设施蔬菜地土壤生产力逐年下降和生态环境破坏，导致设施蔬菜产品品质和经济效益也逐渐降低。随着人们食品安全意识不断提高，设施蔬菜产品重金属含量已成为人们所关注的热点，设施蔬菜地土壤重金属累积问题已成为制约设施蔬菜产业持续健康发展的瓶颈。
3.施肥是提高设施蔬菜地土壤肥力和蔬菜产量的重要农田管理措施之一，也是农田土壤重金属污染修复技术之一。它能通过影响土壤有机质含量、ph值等理化特性而改变土壤重金属的化学形态，降低土壤重金属活性，有效减少蔬菜植株对重金属的吸收。但问题是，蔬菜作物相比粮食作物需要更多的肥料。种植户为了追求更高的产量，长期盲目过量施用肥料，反而导致肥料利用率降低，设施蔬菜地土壤重金属累积问题日趋严重。
4.相比其他重金属，重金属镉已被证实具有更高的移动性、生物活性和毒性。我国农田土壤被重金属镉污染的现象时有报到，导致每年均有一定数量的农产品被重金属镉污染。近年来，我国多项设施土壤重金属含量调查发现，设施蔬菜地土壤重金属镉超标问题比较突出。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种降低土壤重金属含量和有效性的施肥方法及应用，降低设施蔬菜地土壤重金属镉含量和有效性，以减轻设施蔬菜产品重金属富集风险和肥料浪费现象，提高设施蔬菜产品质量安全，降低肥料投入成本。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
7.本发明提供了一种降低土壤重金属含量和有效性的施肥方法，以有机肥作为基肥一次性施入，无机肥作为基肥和追肥使用；
8.有机肥和无机肥的质量以n计，有机肥和无机肥的质量比为2～4:1～3。
9.优选的，所述土壤包括设施蔬菜田土壤。
10.优选的，所述无机肥包括尿素和复合肥。
11.优选的，作为基肥的无机肥种类为复合肥，作为追肥的无机肥种类包括尿素和复合肥。
12.优选的，所述尿素和复合肥的质量比为0.8～1:3.5。
13.优选的，所述复合肥以n计，作为基肥施入的质量为所述无机肥总n质量的50～60％。
14.优选的，所述重金属包括镉。
15.优选的，所述复合肥包括三元复合肥，所述三元复合肥有效成分以n、p2o5和k2o计，
质量比为n:p2o5:k2o＝15:15:15。
16.本发明还提供了上述施肥方法在提高设施蔬菜产量和质量中的应用。
17.优选的，所述设施蔬菜包括花菜。
18.有益效果：本发明提供了一种降低土壤重金属含量和有效性的施肥方法，采用有机肥减量配施氮肥的方式，以质量比为2～4:1～3的有机氮和无机氮进行配合施肥，且将有机氮作为基肥一次性施入，无机氮作为基肥和追肥施入。采用本发明所述施肥方法，有机肥减量均衡配施氮肥，降低重金属镉在设施蔬菜地土壤中的含量和活性，保持土壤肥力。采用本发明的方法施用肥料，在保持土壤养分正常供应的前提下，可以使设施菜地土壤重金属镉总量削减55％以上，有效态含量降低5％以上，降低设施菜地土壤重金属镉累积风险。本发明所述施肥方法，合理配施氮肥，从源头减少土壤重金属的带入，减少肥料浪费，提升土壤有机质和ph值，降低设施蔬菜地土壤中重金属有效态含量，最终达到降低土壤中重金属镉含量和有效性的目的。同时，化肥的合理配施还能保证土壤养分的有效供应，保障设施蔬菜的产量和质量。
具体实施方式
19.本发明提供了一种降低土壤重金属含量和有效性的施肥方法，以有机肥作为基肥一次性施入，无机肥作为基肥和追肥使用；
20.有机肥和无机肥的质量以n计，有机肥和无机肥的质量比为2～4:1～3。
21.在本发明中，所述有机肥和无机肥的质量以n计，有机肥和无机肥的质量比优选为3:2。本发明所述土壤优选包括设施蔬菜田土壤。本发明述无机肥包括尿素和复合肥，所述复合肥优选包括三元复合肥，所述三元复合肥有效成分以n、p2o5和k2o计，质量比优选为n:p2o5:k2o＝15:15:15。本发明所述尿素和复合肥的质量比优选为0.8～1:3.5。
22.在本发明中，将有机肥作为基肥在播种前一次性施入，如叶菜全程茬口有机肥施用量优选为1.8～3.2吨/亩。本发明所述无机肥既有作为基肥的部分，又有作为追肥的部分，其中只有部分复合肥作为基肥，全部的尿素和剩余部分的复合肥作为追肥施用。本发明对所述追肥的次数并没有特殊限定，优选包括2次以上的追肥，且每次追肥量并没有特殊限定，根据作物生长需求而定，符合追肥总量即可。本发明所述无机肥、尿素和复合肥的质量均以n计，作为基肥施入的复合肥质量为所述无机肥质量的50～60％，剩余的40～50％(尿素+复合肥)以追肥形式施入土壤。
23.本发明所述重金属优选包括镉，利用本发明所述施肥方法，可适量减少有机肥施入量，且合理配施氮肥，从源头减少土壤重金属的带入，减少肥料浪费，提升土壤有机质和ph值，降低设施蔬菜地土壤中重金属镉有效态含量，最终达到降低土壤中重金属镉含量和有效性的目的。同时，化肥的合理配施还能保证土壤养分的有效供应，保障设施蔬菜的产量和质量。
24.本发明还提供了上述施肥方法在提高设施蔬菜产量和质量中的应用。
25.本发明所述设施蔬菜优选包括花菜，所述施肥方法与上述相同，在此不再赘述。在本发明实施例中，针对设施花菜，以44.94kg/30m2商品化有机肥(购自慧塔实业有限公司)和2.32kg/30m2的复合肥(三元复合肥(15:15:15)，上海奉贤种子场)作为基肥一次性施入，将0.86kg/30m2的尿素和0.68kg/30m2的复合肥(三元复合肥(15:15:15)，上海奉贤种子场)
作为追肥，分三次等量施入。
26.下面结合实施例对本发明提供的一种降低土壤重金属含量和有效性的施肥方法及应用进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
27.实施例1
28.本试验在上海市农业科学院庄行综合试验站设施蔬菜大棚内进行，土壤重金属镉总量为0.12mg/kg，有效态镉含量为0.05mg/kg，ph值为7.21。试验蔬菜作物为花菜，时间为2020年10月。
29.试验小区面积为30m2(5m
×
6m)，每个小区种植56颗花菜，共设置无肥和常规施用有机肥2个处理作为对照，每个处理设置3个重复，各小区随机排列。基肥在花菜栽种前施用，每个小区施用量为商品有机肥44.94kg和复合肥2.32kg；花菜种植30～40天后分别在莲座期、花球初期和花球中期陆续追肥，每小区施用尿素总量为0.86kg、复合肥总量为0.68kg。
30.对照1采用无肥处理；
31.对照2采用常规商品有机肥作为肥料，每小区施肥量为54.55kg，仅作为基肥一次性施入。
32.灌溉及病虫害防治等其他田间管理措施各处理小区相同，均参照当地习惯进行。待花菜成熟收割后，采用“s”型5点混合采样法采集土壤样品，采样深度为0～10cm和10～20cm两个土层，分别测定其重金属镉总量和有效态含量，其中镉总量采用王水-高氯酸法消解后，用火焰原子吸收分光光度法测定，镉有效态含量采用dtpa提取法浸提后，用火焰原子吸收分光光度法测定。
33.1、对设施蔬菜地土壤重金属镉总量的影响
34.从试验结果表1可以看出，相比无肥对照，常规施用有机肥处理仅使设施蔬菜地土壤表层(0～10cm)和亚表层(10～20cm)重金属镉总量减少25.64％和23.63％，对耕层土壤(0～20cm)镉总量削减率不足30％。然而，采用本发明的施肥方法后，设施蔬菜地土壤耕层(0～20cm)重金属镉总量削减幅度明显提升，削减率可达55％以上，分别为常规施用有机肥处理的2.16(0～10cm)和2.77(10～20cm)倍，有效降低设施蔬菜地土壤重金属富集风险。
35.表1采用本发明的施肥配比后对土壤重金属镉总量的影响(单位：μg/kg)
[0036][0037][0038]
注：括号中数值为该处理对重金属镉总量的削减率
[0039]
2、对设施蔬菜地土壤重金属镉有效态含量的影响
[0040]
从试验结果表2可以看出，相比无肥对照，常规施用有机肥处理会增加设施菜地土壤耕层(0～20cm)重金属镉活性，其有效态含量分别可达92.1μg/kg(0～10cm)和63.8μg/kg(10～20cm)，为无肥对照的1.57(0～10cm)和1.22(10～20cm)倍，说明常规有机肥施用会增加设施菜地耕层土壤重金属镉活性。然而，采用本发明的施肥方法后，相比常规施用有机肥处理，设施蔬菜地土壤耕层(0～20cm)重金属镉有效态含量显著降低，下降幅度分别为14.01％(0～10cm)和5.76％(10～20％)，有效抑制有机肥施用对设施菜地耕层土壤重金属镉的活化作用。
[0041]
表2采用本发明的施肥配比后对土壤重金属镉有效态含量的影响(单位：μg/kg)
[0042][0043]
3、对设施蔬菜地土壤肥力的影响
[0044]
从试验结果表3可以看出，相比无肥对照，采用本发明施肥的施肥方法后，除ph和速效钾外，设施蔬菜地土壤各项肥力指标均明显提升。对于ph和速效钾含量，虽然相比无肥对照略微下降，但是相比常规有机肥施用处理的设施菜地耕层土壤ph和速效钾含量均显著增加，说明采用本发明的施肥方法可以有效阻止常规有机肥施用导致的设施蔬菜地土壤酸化和钾素含量供应不足的问题。
[0045]
表3采用本发明的施肥配比后对土壤肥力的影响
[0046][0047]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。