一种设施农业土壤镉-硝酸盐复合污染的修复方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及污染土壤环境治理技术领域，具体涉及一种设施农业土壤镉-硝酸盐复合污染的修复方法。
【背景技术】
[0002]我国土壤已经受到了重金属的严重污染，且污染面积呈逐年增加的趋势，重金属造成的环境污染问题日益凸显，是当前亟待妥善解决的突出环境问题之一。据统计，我国耕地镉污染面积为100000km2，而且污染程度较严重。土壤中的镉既会影响植物生长、细胞分裂等代谢活动，抑制作物的生长，降低农作物产量，又会通过土壤-作物系统进入食物链，给人类健康带来了巨大危害。镉在土壤-作物-人体食物链中移动性强，生物富集作用大，极易通过食物链途径进入生物体并造成危害，对于动物和大多数人来说，饮食是镉摄入的首要途径。目前常用于重金属污染土壤修复的技术是物理、化学治理技术，主要有客土法、冰冻法、固化法、化学淋洗法、离子交换法和螯合法等，但这些方法存在工程量大、花费高、技术难度大以及易造成二次污染等问题，很难被大面积应用。
[0003]我国人口众多，人均耕地面积少，设施蔬菜生产复种指数较高，生产者们为了得到更高的经济效益，随意加大肥料的施用量，尤其是氮肥，已远远超过了作物需求，导致设施农业土壤受到硝酸盐的严重污染。虽然土壤中过多的硝酸盐对植物无害，但是这些硝酸盐会通过食物链进入人体，被还原成亚硝酸盐，与其他食物、药物以及残留农药中的胺类和酰胺类物质反应，生成亚硝胺和亚硝酰胺的强致癌物，危害人体健康。因此，研究土壤硝酸盐控制途径，对降低农作物尤其是蔬菜中的硝酸盐含量，生产绿色食品有着极其重要的意义。利用微生物去除地下水中过量的硝酸盐已被广泛研究，但去除土壤硝酸盐还鲜有报道。
[0004]土壤重金属/次生盐渍化污染是影响我国生态环境和食品安全的一个重要因素。近年来出现的植物修复技术，作为一种原位绿色修复技术，具有费用低廉、易于操作且不破坏土壤的理化性质等优点。
[0005]公开号为CN1555672A的专利文献公开了一种镉污染土壤的植物原位修复方法，在被镉污染区域，直接种植植物东南景天，通过东南景天根系吸收土壤中大量的镉，并向上运输及转运到地上部，当植株生长到30?40cm或3?4个月后收割地上部并将其移走，则可从土壤中带走大量的镉，从而达到快速治理镉污染土壤的目的。
[0006]单纯的植物修复最少需要3年的时间，且必须中断农业生产。目前不中断农业生产的原位重金属污染土壤修复方法还比较少。公开号为CN101116865A的专利文献公开了一种重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复方法，步骤如下:I)春季在被镉、铜、锌重金属污染的菜地土壤以间作方式种植东南景天和海洲香薷；2)定期收割东南景天，10月份收获海洲香薷；3)海洲香薷收获后载重镉富集油菜，次年4月份收获;4)油菜收获后栽种黄瓜，9月份黄瓜收获后种植白菜，白菜收获后种植海洲香薷，完成一个修复周期。该发明通过植物间的互作效应，降低蔬菜的重金属吸收和积累量，在达到重金属污染修复的同时，保障农产品安全。
【发明内容】
[0007]本发明提供了一种设施农业土壤镉-硝酸盐复合污染的修复方法，利用镉超积累植物-镉-硝酸盐低积累的水生蔬菜-镉-硝酸盐低积累的陆生蔬菜轮作的方式，在土壤修复的同时，保障蔬菜的食用安全。
[0008]一种设施农业土壤镉-硝酸盐复合污染的修复方法，包括以下步骤:
[0009](I)在待修复土壤上种植东南景天，定期收割，收割2?3次后，将东南景天移除；
[0010](2)移除后，在该土壤上栽种港种青梗柳叶空心菜，生长期间进行淹水处理；
[0011](3)收获港种青梗柳叶空心菜后，又在该土壤上栽种四月白小白菜；
[0012](4)重复步骤(I)?(3)，直至土壤达标。
[0013]本发明利用东南景天对镉超积累的特性，将设施农业土壤中的重金属吸收到植株的地上部，达到减轻土壤重金属污染的目的。土壤的重金属污染得到一定程度修复之后，再通过种植对镉、硝酸盐低积累的蔬菜，得到符合食品卫生安全标准的经济作物，使得设施农业土壤在污染修复的过程中产生经济效益。
[0014]本发明筛选得到港种青梗柳叶空心菜和四月白小白菜为镉低积累品种;在对抗硝酸盐污染方面，这两个品种在有效利用土壤中的氮元素的同时，不产生硝酸盐积累。
[0015]本发明的技术方案中，以种植东南景天-港种青梗柳叶空心菜-四月白小白菜为一个循环，一个循环周期为一年，东南景天的种植期为5-6个月，接下来的6-7个月种植蔬菜。
[0016]港种青梗柳叶空心菜为水生蔬菜，生长过程中，设施农业土壤处于淹水状态。淹水处理是缓解设施农业土壤中次生盐渍化污染的有效手段，而且水生蔬菜水分含量高，对植株体内的硝酸盐有稀释作用，因此，本发明选用水生蔬菜港种青梗柳叶空心菜作为轮种过程中首先种植的蔬菜。
[0017]土壤长期淹水会改变土壤理化性质如氧化还原电位和菌群平衡，因此，本发明在种完一茬港种青梗柳叶空心菜后改种陆生蔬菜四月白小白菜。
[0018]本发明根据设施农业土壤的镉-硝酸盐的污染情况调整步骤(I)?(3)的重复次数，直至土壤中的镉和硝酸盐含量达到土壤环境质量标准，且生产出来的蔬菜中镉和硝酸盐含量低于食品卫生安全标准。
[0019]上述环境安全标准是指中华人民共和国国家标准-土壤环境质量标准(GB 15618-2008)中规定的农田土壤中Cd残留量二级标准限值(0.5mg/kg)，食品卫生安全标准分别是指食品安全国家标准(GB 2762-2012,Cd<0.5mg kg—O和食品卫生安全三级标准(硝酸盐〈1440mg kg—1)。
[0020]按照本发明的技术方案，污染的设施农业土壤修复两年后，土壤镉含量降低了56.51%，硝酸盐含量降低了56.43%。
[0021 ]作为优选，步骤(I)中，东南景天利用茎段扦插长至株高为5?6cm时移栽至待修复土壤。东南景天育苗基质为蛭石:珍珠岩比例3:1的基质，将基质平铺满整个苗床，厚度约为苗床深度的2/3，温度调节至24±1°C，湿度调节至60±5%。
[0022]在本发明的技术方案中，东南景天在5-6个月的生长期内，收割2?3次的生物量以及镉吸收量达到峰值，作为优选，步骤(I)中，东南景天生长2?3个月后收割，收割时留地上部I?2cm茎段。更为优选，东南景天首次生长3?4个月后收割，第2次生长2个月后移除。
[0023]本发明技术方案中，每一季的植株采用苗直接移种，可以为每一季植株的生长节省近一个月的育苗时间。作为优选，步骤(2)和(3)中，港种青梗柳叶空心菜和四月白小白菜先播种育苗，苗长至5?7cm时移栽至待修复土壤。
[0024]作为优选，步骤(2)中，港种青梗柳叶空心菜苗移栽5?7天后，进行淹水处理。港种青梗柳叶空心菜苗渡过5?7天的适应期后再处于淹水状态，有利于菜苗的成活。
[0025]作为优选，步骤(2)中，淹水处理后，土层表面至少保持水深2cm。
[0026]作为优选，步骤(2)中，港种青梗柳叶空心菜生长2?3个月收获。
[0027]作为优选，步骤(3)中，四月白小白菜生长期间，土壤含水量保持在65%?75%。
[0028]作为优选，步骤(3)中，四月白小白菜生长I?2个月收获。
[0029]作为优选，步骤(3)中，四月白小白菜栽种I?2季。
[0030]本发明具备的有益效果:(I)本发明与传统的污染土壤治理方法相比，投资少、工程量小、技术管理简单，作为一种绿色原位修复技术，不会造成二次污染，修复过程不会改变土壤理化性质，不会破坏土壤生态环境，还有助于改善因重金属、硝酸盐污染导致的土壤退化和生产力下降，恢复并提高其生物多样性。
[0031](2)本发明所选的空心菜和小白菜均为镉-硝酸盐共低积累品种，具有对镉和硝酸盐拒吸收和积累的特点，收获的蔬菜符合食品卫生安全标准，本发明在修复土壤镉-硝酸盐复合污染的同时产生了一定的经济效益。
[0032](3)按照本发明的镉超积累植物-水生低积累蔬菜-陆生低积累蔬菜轮作模式，修复重金属和次生盐渍化污染的同时可继续进行农业生产，从而实现边生产边修复。
【附图说明】
[0033]图1为实施例1中修复两年后土壤中镉(A)、硝酸盐(B)含量结果图，其中CK为对照；CON为常规蔬菜水旱轮作;SA为超积累型东南景天单作;LOW为低积累蔬菜水旱轮作；
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