一种中轻度镉污染土壤的复配调理剂及应用制造技术

本发明专利技术提供一种中轻度镉污染土壤的复合调理剂，包括超稳矿化材料镁钙铝水滑石和腐殖土，按质量分数计，镁钙铝水滑石的含量为10～40%，腐殖土的含量为60～90%。该复合调理剂用于修复中轻度镉污染酸性稻田土壤时，不仅能通过协同作用降低土壤镉的生物有效性，钝化土壤重金属，降低水稻对镉的吸收，而且还能起到改善土壤酸化环境和提高土壤肥力等多种作用，且该复合调理剂成本低，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种中轻度镉污染土壤的复配调理剂及应用


[0001]本专利技术属于耕地污染治理
，具体涉及一种修复中轻度镉污染酸性稻田土壤的复合调理剂及应用。

技术介绍

[0002]镉（Cd）是“五种有毒重金属元素”（Cd、As、Cr、Pb和Hg）之一，日本著名的“疼痛病”事件源于长期食用高镉稻米影响钙的正常代谢，导致严重骨质疏松症，最终导致死亡。由于采矿、农药和化肥的不合理使用、污水灌溉和大气沉降等因素，农田土壤镉污染日趋严重，当稻田土壤受到镉的严重污染时，生产的水稻糙米中镉含量会超过限值（0.2 mg/kg），镉积累过量的水稻已成为影响人类饮食和健康的重要因素，因此，镉污染农田的修复迫在眉睫。
[0003]农田土壤中镉污染的修复方法主要有两种，第一个策略是通过工程或生物技术去除土壤中的镉；第二种方法是改变土壤中镉的赋存形态或结合方式，从而降低其在土壤中的流动性和生物有效性。然而，第一种方法的大规模应用受到高成本和耗时操作的限制。相比之下，基于利用合适的改良剂降低镉的生物利用度的原位钝化方法具有操作简单、成本低、修复时间快和边修复边生产等优点，具有广泛应用的巨大潜力。已有研究表明，调理剂可以通过提高土壤pH和增加活性吸附位点来实现对重金属的吸附固定，如施加石灰可以提高土壤pH，促进土壤中的重金属吸持或沉淀以减少有效态Cd的浓度，降低作物对镉的吸收量。而黏土矿物或改性黏土矿物因其表面存在大量的负电荷和丰富的羟基等官能团，可与土壤中重金属发生吸附或络合等反应，降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性。近年来，以石灰和黏土矿物为主要成分的复合土壤调理剂已有较多的研究和应用，但仍存在一些不足。以石灰为主要成分的复合调理剂在酸性土壤中，外界环境条件的改变会导致土壤中稳定的重金属再次活化释放，并且有研究指出过量施用石灰会导致土壤板结甚至造成农作物死亡。因此，探索研发成本较低、环境友好、稳定效果好的土壤调理剂，对于修复镉污染农田、实现水稻达标生产具有重要而现实的意义。

技术实现思路

[0004]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种修复中轻度镉污染酸性稻田土壤的复合调理剂及应用。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供如下的技术方案：一种中轻度镉污染土壤的复合调理剂，包括超稳矿化材料和腐殖土，所述超稳矿化材料为镁钙铝水滑石；按质量分数计，所述镁钙铝水滑石的含量为10～40%，所述腐殖土的含量为60～90%。水滑石属于层状双金属氢氧化物（LDHs），是由带正电荷的主体层板和层间阴离子通过非共价键的相互作用组装而成的一类超分子结构阴离子型层状粘土型复合材料，化学组成通式为[M
2+1
‑
x
M
3+x
(OH)2]x+
(A
n
‑
x/n
) ·
mH2O，其中M
2+
、M
3+
分别代表二价和三价金属阳离子，下标x指金属元素的含量变化，A
n
‑
代表阴离子；镁钙铝水滑石为阳离子包括Mg、Ca和Al的水滑石。
[0006]作为优选，按质量分数计，所述镁钙铝水滑石的含量为10～20%，所述腐殖土的含量为80～90%。
[0007]作为优选，所述镁钙铝水滑石中，Al2O3、CaO、MgO的质量分数分别为10～25%、30～55%和1.2～5%。
[0008]进一步优选，所述镁钙铝水滑石中，所述Al2O3、CaO、MgO的质量分数分别为10～20%、35～45%和1.5～3.5%。
[0009]作为一个总的专利技术构思，本专利技术还提供一种中轻度镉污染土壤的复合调理剂在修复中轻度镉污染酸性稻田土壤中的应用。
[0010]作为优选，按照100～1200kg/亩的量将所述复合调理剂撒施在镉污染稻田土壤的表面，用旋耕机将土壤与复合调理剂混合。
[0011]作为优选，所述中轻度镉污染稻田土壤是指土壤镉总含量范围为0.3～1.5mg/kg的稻田土壤。
[0012]本专利技术的原理为：本专利技术的复合调理剂由镁钙铝水滑石和腐殖土按比例混合均匀而成。其中，镁钙铝水滑石可通过同晶取代或溶解
‑
重构的方式快速将土壤中的镉锚定在超稳矿化剂的晶格中，矿化形成具有更为稳定结构的镁镉铝水滑石(MgCdAl
‑
LDH)，镉被固定在晶格中十分稳定，很难游离出来，从而起到降低土壤镉的生物有效性的作用，降低水稻对镉的吸收；腐殖土可与镉离子发生吸附、离子交换、氧化还原、络合等化学反应，降低镉离子生物有效性，减少水稻对镉的吸收。同时，腐殖土具有改进土壤团聚结构、保水性、通气性、渗透性，提高土壤的阳离子交换量、缓冲性能，具有土壤改良的作用。腐殖土的来源广泛，成本低廉，本专利技术将腐殖土与超稳矿化材料镁钙铝水滑石复合，不仅可以降低镁钙铝水滑石的用量，节约成本；而且还能够通过改善土壤，提高土壤的镉离子交换效果，来提高镁钙铝水滑石的有效利用率，起到改善降低土壤镉的生物有效性作用，因而该复合调理剂中的组分在钝化土壤重金属上能够起到协同作用；同时还能提高土壤的肥力，达到增产的作用。
[0013]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术复合调理剂通过调节土壤pH值、吸附、络合、同晶取代、溶解
‑
重构的方式降低土壤中镉的生物有效性，从而降低水稻对土壤中镉的吸收，降低糙米镉含量，实现水稻安全生产，腐殖土的加入能减少超稳矿化材料的用量，降低成本，同时还能减少肥料的使用，提高水稻的产量，本专利技术复合调理剂兼具钝化土壤重金属、改善土壤酸化环境和提高土壤肥力等多种作用。
附图说明
[0014]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0015]图1为实施例1中田间试验中各调理剂对土壤pH的影响；图2为实施例1中田间试验中各调理剂对土壤有效态镉含量的影响；图3为实施例1中田间试验中各调理剂对水稻糙米镉含量的影响。
具体实施方式
[0016]为了便于理解本专利技术，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本文专利技术做更全面、细致地描述，但本专利技术的保护范围并不限于以下具体实施例。
[0017]实施例1探索本专利技术复合调理剂在田间试验对修复酸性镉污染稻田土壤的作用。
[0018]本实施例中修复酸性镉污染稻田土壤的复合调理剂，按质量百分比计，它包括超稳矿化材料镁钙铝水滑石16.7％、腐殖土83.3%，镁钙铝水滑石中，Al2O3、CaO、MgO的质量分数分别为16.95%、44.14%和1.61%，标记为SR
‑
01。
[0019]试验处理包括CK（空白对照）、FZ（1000kg/亩的腐殖土）、LDH（200kg/亩的超稳矿化材料镁钙铝水滑石，与实施例1中的镁钙铝水滑石成分相同）和SR
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中轻度镉污染土壤的复合调理剂，其特征在于，包括超稳矿化材料和腐殖土，所述超稳矿化材料为镁钙铝水滑石；按质量分数计，所述镁钙铝水滑石的含量为10～40%，所述腐殖土的含量为60～90%。2.如权利要求1所述的中轻度镉污染土壤的复合调理剂，其特征在于，按质量分数计，所述镁钙铝水滑石的含量为10～20%，所述腐殖土的含量为80～90%。3.如权利要求1或2所述的中轻度镉污染土壤的复合调理剂，其特征在于，所述镁钙铝水滑石中，Al2O3、CaO、MgO的质量分数分别为10～25%、30～55%和1.2～5%。4.如权利要求3所述的中轻...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻鹏，李标，张铭辉，张纯，黄卫，王志国，刘辉，
申请(专利权)人：湖南农业大学，
类型：发明
国别省市：