利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法。包括以下步骤：将南瓜和籽粒苋间作种植于受镉和砷污染的农田土壤中，南瓜和籽粒苋的间作株行数比例为1∶2～3；修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在58％～80％；每公顷土壤施用复合肥250～550kg以及有机肥5500～7500kg；南瓜成熟后，同时收割南瓜和籽粒苋，收获南瓜果实；并将南瓜的根、茎、叶和籽粒苋全株移出稻田，进行卫生填埋或作为园林堆肥原料，从而将重金属移出农田。本发明专利技术南瓜可稳产或增产，且食用南瓜果实中镉砷含量均低于国家食品安全标准，同时也促进籽粒苋高效提取镉和砷，实现边生产边修复。

The method of using pumpkin and amaranth intercropping to repair low concentration CD as compound pollution farmland soil

The invention discloses a method of using pumpkin and grain amaranth to repair low concentration cadmium arsenic compound pollution farmland soil. It includes the following steps: the intercropping of pumpkin and amaranth is planted in the farmland soil polluted by cadmium and arsenic, the ratio of row number of intercropping plants between pumpkin and amaranth is 1:2-3; during the restoration, the field is kept wet, the soil moisture content is kept at 58% - 80%; 250-550kg compound Hefei and 5500-7500kg organic fertilizer are applied to each hectare of soil; after the pumpkin matures, pumpkin and seeds are harvested at the same time Grain amaranth is used to harvest pumpkin fruit, and the whole plant of root, stem, leaf and grain amaranth of pumpkin is removed from rice field for sanitary landfill or as garden compost raw material, so as to remove heavy metals from farmland. The pumpkin can stably produce or increase production, and the content of cadmium and arsenic in the edible pumpkin fruit is lower than the national food safety standard, at the same time, it can promote the efficient extraction of cadmium and arsenic from amaranth, and realize the production and repair at the same time.

【技术实现步骤摘要】
利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法
本专利技术属于重金属污染土壤治理
具体地，涉及一种利用低累积作物和高累积重金属植物间作种植技术，治理和修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法；更具体地，涉及一种利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法。
技术介绍
随着我国工、农业的快速发展，大量的重金属镉、砷、铅等通过矿山开采、污泥农用、污水灌溉、大气沉降、雨水冲刷和地表径流等途径进入农田土壤环境中，危害农田土壤环境生态系统，对农产品的质量安全存在污染风险，人类身体健康也存在较大健康风险。现行的土壤污染修复技术主要有物理修复、化学修复和植物修复等，其中植物修复技术具有成本低廉、操作简单、可同步改善土壤环境质量等优点，但也存在超富集植物生物量较小、修复时间长等不足，限制了植物修复的推广应用。间作技术在农业生产中的应用历史悠久，此技术通过植物根系和地上部形态结构的互补作用能促进植物对土壤养分等的有效利用，进一步使植物的产量增加。用低累积作物和高累积植物间作，达到提高超富集植物的生物量以及对重金属的吸收效果。因而从生态适应性角度考虑水分、光照、热量(积温)和重金属对复合种植体系中植物的影响，按照生态位原理，利用植物多样性配置农田复合作物群落，强化重金属污染土壤修复，为实现“边修复边生产”提供了一条新途径。其中巧妙利用植物生态适应性与农田周年光温气候资源的对接，选择生态适宜的高积累(超富集)植物品种进行间套与轮作，特别是在农田不太适合主栽作物生物的条件下，轮作种植生长势强、生物量较大的高、低累积重金属的填闲作物，对提高修复效率并收获安全作物具有重要现实意义。现有研究表明，一方面，不同作物的相互作用、不同群落构建、不同生境等均对污染物重金属镉的吸附作用不同，同时也在很大程度上影响作物的生长；另一方面，在不同的栽培方式下，土壤中水分含量和状态、pH值、有机质、氧化还原状况等均发生变化，从而影响重金属的生物有效性和迁移转化规律。因此，应根据不同的目的选择适当的植物形成间作种植模式，并对相关的农业措施如施肥、种植密度等进行研究，以期获得最佳的修复效果和经济收益。籽粒苋(AmaranthusmangostanusL.)是一种生物量大且生产迅速的镉高富集一年生草本植物，是一种潜在的修复耕地镉污染的材料。南瓜(Pumpkin)是人们日常生活中经常食用的瓜类蔬菜，近年来更因其特殊的营养保健作用而倍受青睐，但目前对其镉的吸收积累特性研究较少，同时利用苋菜和南瓜间作修复耕地土壤重金属镉污染的研究尚未见报道。因此，如何在中低浓度镉砷复合污染的农田土壤中，实现低累积南瓜品种基本稳产，且南瓜果实中镉砷含量符合国家标准，并同时达到籽粒苋高效去除土壤重金属的目标，对保障我国粮食安全和人民健康具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服上述现有技术的缺陷和不足，提供一种利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法，旨在既能实现中低浓度镉砷复合污染农田土壤原位修复的同时，又能够保证南瓜稳产且其果实中镉砷含量符合国家标准，并提高籽粒苋去除土壤镉砷重金属的效率，保障农产品安全。本专利技术上述目的通过以下技术方案实现：一种利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法，所述镉含量为0.35～0.85mg/kg，砷含量为54.20～132.00mg/kg；具体包括以下步骤：S1.选择镉含量为0.35～0.85mg/kg、砷含量为54.20～132.00mg/kg的受镉砷复合污染的农田土壤，晾干土壤后，对农田土壤进行翻耕，将南瓜和籽粒苋采用直播或移栽种植方式进行栽培；S2.将南瓜和籽粒苋间作种植于受镉和砷污染的农田土壤中，南瓜和籽粒苋的间作株行数比例为1∶2～3，即1行南瓜间作2～3行籽粒苋；S3.南瓜成熟(优选播种110～120天)后，同时收割南瓜和籽粒苋，收获南瓜果实；并将南瓜的根、茎、叶和籽粒苋全株移出稻田，进行卫生填埋或作为园林堆肥原料，从而将重金属移出农田。本专利技术尤其适用于养分较充分的园土和稻田轮作的边生产边修复。本专利技术在镉砷复合污染农田将生长势强生物量较大的蔓生南瓜和直立生长的籽粒苋进行间作种植，利用南瓜和籽粒苋间作复合种植体系中分布广泛的发达根系与地表覆盖绿叶蒸腾作用，提高了植物修复的效率，使南瓜稳产或略有增产，南瓜果实中镉和砷含量远低于国家食品安全标准。在农田土壤镉和砷含量分别为0.45mg/kg和78.80mg/kg的实施典型案例中，南瓜与籽粒苋间作与常规南瓜单作、籽粒苋单作相比较，南瓜单株产量差异不显著，分别为2.40kg和2.42kg；而籽粒苋单株产量从0.15kg，增加至0.26kg，增产73.33％；南瓜果实中镉含量为0.003mg/kg，远低于0.05mg/kg国家标准；南瓜果实中砷含量未检出，远低于0.5mg/kg国家标准；同时通过将收割的含重金属较多的籽粒苋全株和南瓜根、茎、叶等植株移出农田，并进行卫生填埋或作为园林堆肥原料，可将植物提取的重金属镉和砷同时移出农田。本专利技术在中低浓度镉砷复合污染的冬季闲置农田中，间作种植南瓜和籽粒苋可达到边生产边修复效果，是一种绿色环保的镉砷复合污染修复技术，可以保证国家粮食安全和人民生命安全，具备一定的推广价值。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，步骤S1中，所述翻耕的深度为15～20cm。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，南瓜的株距为90～100cm，行距90～100cm；籽粒苋的株距为20～30cm，行距为20～30cm。如此，能够较好地促进南瓜和籽粒苋的生长，相互不影响，使籽粒苋高效富集镉和砷，同时南瓜增产或稳产、且南瓜果实中镉和砷富集量低。可以理解，间作种植的具体方式不限于此，可根据地形的需要进行调整。例如，所述南瓜的株距可以为90cm、91cm、92cm、93cm、94cm、95cm、96cm、97cm、98cm、99cm、100cm，所述南瓜的行距可以为90cm、91cm、92cm、93cm、94cm、95cm、96cm、97cm、98cm、99cm、100cm。所述籽粒苋的株距可以为20cm、21cm、22cm、23cm、24cm、25cm、26cm、27cm、28cm、29cm、30cm，所述籽粒苋的行距可以为20cm、21cm、22cm、23cm、24cm、25cm、26cm、27cm、28cm、29cm、30cm。更进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，每行南瓜与相邻的一行籽粒苋的间距为25～35cm。如此，既能够较好的促进籽粒苋高效富集镉和砷，同时也可避免南瓜和籽粒苋出现严重的养分竞争，南瓜和籽粒苋的生长状况均较好。进一步地，在本专利技术较佳的实施例中，步骤S2修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水量保持在58％～80％；每公顷土壤施用复合肥250～550kg以及有机肥5500～7500kg；按质量份数计算，所述复合肥中各有效成分的比例为N∶P2O5∶K2O＝12～16∶14～18∶11～16。更进一步地，在本专利技术较佳的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.选择镉含量为0.35～0.85mg/kg、砷含量为54.20～132.00mg/kg的受镉砷复合污染的农田土壤，晾干土壤后，对农田土壤进行翻耕，将南瓜和籽粒苋采用直播或移栽种植方式进行栽培；/nS2.将南瓜和籽粒苋间作种植于受镉和砷污染的农田土壤中，南瓜和籽粒苋的间作株行数比例为1∶2～3，即1行南瓜间作2～3行籽粒苋；/nS3.南瓜成熟后，同时收割南瓜和籽粒苋，收获南瓜果实；并将南瓜的根、茎、叶和籽粒苋全株移出稻田，进行卫生填埋或作为园林堆肥原料，从而将重金属移出农田。/n

【技术特征摘要】
1.一种利用南瓜与籽粒苋间作修复中低浓度镉砷复合污染农田土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.选择镉含量为0.35～0.85mg/kg、砷含量为54.20～132.00mg/kg的受镉砷复合污染的农田土壤，晾干土壤后，对农田土壤进行翻耕，将南瓜和籽粒苋采用直播或移栽种植方式进行栽培；
S2.将南瓜和籽粒苋间作种植于受镉和砷污染的农田土壤中，南瓜和籽粒苋的间作株行数比例为1∶2～3，即1行南瓜间作2～3行籽粒苋；
S3.南瓜成熟后，同时收割南瓜和籽粒苋，收获南瓜果实；并将南瓜的根、茎、叶和籽粒苋全株移出稻田，进行卫生填埋或作为园林堆肥原料，从而将重金属移出农田。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，南瓜的株距为90～100cm，行距90～100cm；籽粒苋的株距为20～30cm，行距为20～30cm。


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，每行南瓜与相邻的一行籽粒苋的间距为25～35cm。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2修复期间，田间保持湿润状态，土壤含水...

【专利技术属性】
技术研发人员：黎华寿，康智明，周梦雅，秦俊豪，李智鸣，
申请(专利权)人：华南农业大学，
类型：发明
国别省市：广东;44