淺談礦源腐殖酸基團對土壤修復(fù)治理的效果

陳 涵

（四川中新鑫盛農(nóng)業(yè)科技有限公司，四川 天全 625500）

1 應(yīng)用技術(shù)

礦源腐殖酸基團產(chǎn)品是引進國際先進技術(shù)自主開發(fā)研制而成的，是“機械化學(xué)”技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用。據(jù)資料記載，“機械化學(xué)”是由德國學(xué)者W.Ostwald 在1919 年從化學(xué)分類的角度首次提出的化學(xué)新概念。20 世紀(jì)50 年代，奧地利學(xué)者Peters 與其助手Pajoft 對粉碎技術(shù)與機械化學(xué)反應(yīng)進行了大量的研究，奠定了機械化學(xué)反應(yīng)是由機械力誘發(fā)的化學(xué)反應(yīng)的理論基礎(chǔ)。隨著研究水平的不斷深入，物質(zhì)在摩擦、沖擊、擠壓等機械外力作用下，在分子進行化學(xué)反應(yīng)的“機械化學(xué)”技術(shù)更加成熟并成功應(yīng)用。

2 產(chǎn)品的特性

腐植酸的主要組成元素為碳、氫、氧、氮、硫、磷等，是土壤養(yǎng)分的主要來源，在土壤中可以呈游離的腐植酸和腐植酸鹽類狀態(tài)存在，也可以呈凝膠狀與礦物質(zhì)黏粒緊密結(jié)合成為膠體物質(zhì)。礦源腐殖酸基團是土壤有機質(zhì)的主要組成部分，通常情況下，其有機質(zhì)的總量達50%～70%，有機物中富含促進礦物質(zhì)的分解、養(yǎng)分的釋放和改善土壤結(jié)構(gòu)的胡敏酸和富里酸等有機化合物，對提高土壤肥力有重要作用。

3 作用與效果

采用固相“機械化學(xué)”技術(shù)生產(chǎn)的礦源腐殖酸基團產(chǎn)品，打破了原礦源物質(zhì)中腐植酸的大分子結(jié)構(gòu)，制成表面積大、活性強、元素量豐富的對各種土壤有特殊調(diào)理作用的土壤調(diào)理劑，活化、絡(luò)合、螯合土壤中的養(yǎng)分，并可解磷保氮，鈍化土壤中重金屬元素，減少化肥用量，提高化肥利用率。

3.1 土壤修復(fù)

礦源腐殖酸基團能調(diào)節(jié)土壤pH 值，對土壤中鎘、汞、鉛、砷、鉻等重金屬元素有較好的調(diào)控作用,易溶于水，能鈍化土壤中的重金屬元素，使用后能加速恢復(fù)土壤本性，種植出的瓜果、蔬菜、水稻、小麥、玉米、茶葉等大田作物和經(jīng)濟作物符合國家綠色標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 土壤治理

礦源腐殖酸基團在土壤中，能解決多年施用化肥和農(nóng)藥以及掠奪性種植導(dǎo)致的耕地土壤重金屬和農(nóng)藥殘留大量超標(biāo)、土壤板結(jié)酸化、有機質(zhì)下降等主要問題；能降解土壤中的農(nóng)藥，裂解植物葉片的農(nóng)殘；對調(diào)節(jié)土壤結(jié)構(gòu)，平衡養(yǎng)分，提高肥料利用率，對光吸儲能量，吸附固化分解有害物質(zhì)，提高植物自身免疫力和抗應(yīng)激能力，提高農(nóng)作物產(chǎn)量及品質(zhì)有較強的促進作用。

3.3 土壤改良

礦源腐殖酸基團能改善土壤質(zhì)地黏重、易板結(jié)的狀況，易于土壤團粒結(jié)構(gòu)的形成，使土壤疏松，孔隙增大，適合耕種。產(chǎn)品能使鹽堿土壤的水溶性鹽快速下降，對提高土壤保水，促進作物根系快速發(fā)育，提高新根產(chǎn)生量，提高植物的成活率，抗逆特性的增強有較大的促進作用。

4 礦源腐殖酸基團在四川某地耕地重金屬鎘污染修復(fù)治理中的應(yīng)用

四川雅安某地，由當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)主管部門和農(nóng)業(yè)院校聯(lián)合開展的耕地土壤安全利用核心示范項目。

4.1 試驗基本情況

4.1.1 土壤類型

受污染耕地為硝田，常年種植水稻。

4.1.2 農(nóng)藝調(diào)控措施

通過大田試驗方式，采用4 種（佛山產(chǎn)葉面硅肥、葉面硅肥和藻根配合、單施北京產(chǎn)藻根、礦源腐殖酸基團）不同的農(nóng)藝調(diào)控措施進行對比試驗，對研究區(qū)域土壤重金屬污染物進行調(diào)控試驗。

4.1.3 試驗時間

水稻的生長周期為5個月。

4.1.4 試驗措施

在試驗區(qū)域的相鄰地塊設(shè)置4 個試驗小區(qū)，分別采用不同的農(nóng)藝調(diào)控措施開展試驗。

（1）措施前：基礎(chǔ)土樣采集，檢測土壤中的pH 值、總鎘、有效鎘、總汞、總鉛、總砷和總鉻的含量。

（2）措施后：在水稻收割后，對各處理耕層混合土壤和稻米進行采樣，分別檢測土壤中pH值、總鎘有效鎘、總汞、總鉛、總砷和總鉻，以及稻米總鎘、總汞、總鉛、總砷、總鉻的含量。

4.1.5 檢測與分析

①檢測方法：采用原子熒光法、玻璃電極法和質(zhì)譜法進行檢測。②數(shù)據(jù)分析：試驗數(shù)據(jù)采用Exce12016 軟件進行統(tǒng)計分析。

4.1.6 處理方式

在整個試驗周期內(nèi)，不同的農(nóng)藝調(diào)控措施按照各自的使用配方、用量和使用方法各施用2次。

4.2 試驗效果

礦源腐殖酸基團調(diào)控措施下土壤重金屬含量，見表1。

表1 礦源腐殖酸基團調(diào)控措施下土壤重金屬含量表Tab.1 The soil heavy metal content under the control measures of mineral humic acid groups mg/kg

從表1得出，采用礦源腐殖酸基團調(diào)控措施處理后，試驗區(qū)的土壤pH 值增加，各項重金屬含量值均有明顯下降，平均下降18.95%，尤以土壤有效鎘含量降幅最大，達到38.46%。說明施用礦源腐殖酸基團產(chǎn)品能提高土壤pH 值，能有效抑制土壤重金屬元素尤其是鎘的活性，調(diào)控作用十分明顯。

4.3 試驗結(jié)論

施用礦源腐殖酸基團能提高土壤pH 值，能有效抑制土壤重金屬元素尤其是鎘的活性，稻米各項重金屬含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，產(chǎn)品對重金屬元素污染土壤的修復(fù)治理效果和調(diào)控作用十分明顯，見表2。

表2 礦源腐殖酸基團農(nóng)藝調(diào)控措施下稻米重金屬含量表Tab.2 The heavy metal content in rice under agronomic regulation measures of mineral humic acid group

5 礦源腐值酸基團在甘肅某地鹽堿地改良及重金屬污染治理中的應(yīng)用

甘肅白銀某地，與當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)合作社聯(lián)合開展的鹽堿地改良與土壤重金屬治理試驗項目。

5.1 試驗基本情況

5.1.1 土壤類型

受污染耕地為鹽堿地，種植作物為多年生韭菜。

5.1.2 農(nóng)藝調(diào)控措施

采用礦源腐殖酸基團農(nóng)藝調(diào)控措施進行試驗，研究鹽堿地改良與土壤重金屬污染物調(diào)控措施。

5.1.3 試驗時間

韭菜的生長收割周期為30 d。

5.1.4 試驗措施

措施實施前采集基礎(chǔ)土樣，檢測土壤砷、鉛、鎘、鉻、汞、有效鎘、水溶鹽總量、土壤有機質(zhì)。韭菜生長30 d 后，采集試驗區(qū)處理耕層混合土壤和韭菜樣，檢測土壤砷、鉛、鎘、鉻、汞、有效鎘、水溶鹽總量、土壤有機質(zhì)，以及韭菜作物中砷、鉛、鎘、鉻、汞等重金屬元素的含量。

5.1.5 檢測方法和檢測設(shè)備

①檢測方法：運用原子熒光法、質(zhì)譜法、重量法、滴定法和等離子體發(fā)射光譜法進行檢測。②檢測設(shè)備：AFS2202E原子熒光儀、NexION300XICP-MS、Icap5110全普儀。

5.1.6 處理方式

在整個試驗期內(nèi)，按照使用方法及用量施用1次。

5.2 試驗效果

5.2.1 礦源腐殖酸基團農(nóng)藝調(diào)控措施下鹽堿地水溶鹽含量和土壤重金屬含量

從表3得出，該鹽堿地施用礦源腐殖酸基團后，土壤水溶鹽含量快速下降，降幅最大，達到31.25%；土壤中各項重金屬元素除汞以外，處理前后相比，有明顯下降，平均下降7.8%，尤以土壤有效鎘含量降幅最大，達到16.0%。

表3 礦源腐殖酸基團農(nóng)藝調(diào)控措施下土壤水溶鹽及重金屬含量表Tab.3 The soil water-soluble salts and heavy metal contents under agronomic regulation measures of mineral humic acid group

礦源腐殖酸基團在鈍化土壤中重金屬時，存在“先激活后絡(luò)活”的過程，金屬汞為惰性元素，需要受激活的時間較長，由于試驗周期時間短，試驗結(jié)束時，金屬汞處于激活的活躍期和絡(luò)活的初始期，因此，金屬汞的檢測值有所增加，如隨著試驗時間的延長和農(nóng)藝措施頻次的增加，無論是土壤還是所種植的作物（韭菜），其下降的幅度應(yīng)是比較大，其他重金屬如砷、鉛、鎘、鉻、有效鎘等的下降幅度和調(diào)控作用應(yīng)是更加明顯。

5.2.2 礦源腐殖酸基團農(nóng)藝調(diào)控措施下韭菜重金屬含量

韭菜樣為鮮樣，處理前的韭菜樣取自試驗區(qū)域的相鄰地塊生長的韭菜，按照《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn)食品中污染物限量》（GB2762-2017）的標(biāo)準(zhǔn)，其5 項重金屬均低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，具體見表4。

表4 礦源腐殖酸基團農(nóng)藝調(diào)控措施下韭菜重金屬含量表Tab.4 The heavy metal content in leek under agronomic control measures of mineral humic acid group %

5.3 試驗結(jié)論

施用礦源腐殖酸基團能有效抑制土壤重金屬元素尤其是鎘的活性，韭菜的各項重金屬含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，產(chǎn)品對重金屬元素污染土壤的修復(fù)治理效果和調(diào)控作用十分明顯。同時，土壤中水溶性鹽總量從16%下降至11%，同期對比降達至31%，對鹽堿地的改良效果較好，土壤利于作物（韭菜）生長。

6 經(jīng)濟性和社會性

礦源腐殖酸是天然的生物激素，能夠提高生物活性，有效調(diào)控土壤中的重金屬元素，其成分中的羧基、酚羥基等官能團，有較強的離子交換和吸附能力，能促進土壤對氮、磷、鉀的吸收存儲和有效利用。因此，礦源腐殖酸基團，具有土壤修復(fù)、治理和改良的效果，也可用于作為農(nóng)業(yè)有機肥的添加劑。

6.1 原料廣泛

原材料來源廣泛，含腐植酸的礦源物質(zhì)均可綜合利用。

6.2 生產(chǎn)環(huán)保

具有獨特的技術(shù)優(yōu)勢，工藝先進環(huán)保，整個生產(chǎn)過程不會產(chǎn)生廢渣、廢水和廢氣。

6.3 投入少

礦源腐殖酸基團生產(chǎn)原料成本低，生產(chǎn)周期短，在土壤治理投入上相比其他產(chǎn)品大為減少，具有減少人工反復(fù)投入等優(yōu)勢，對于地區(qū)治理等方面優(yōu)勢大。

6.4 元素豐富

礦源腐殖酸基團元素齊全，同比傳統(tǒng)農(nóng)家肥、有機肥等具有無蟲卵、有機質(zhì)高，同時能促進土壤元素吸收的優(yōu)點。

6.5 操作方便

礦源腐殖酸具有良好的溶水性，可以兌水進行灌溉，也可以直接施用顆粒產(chǎn)品，操作簡單，適用于不同地區(qū)，不同的耕作條件和不同的耕作環(huán)境。

7 結(jié)語

礦源腐殖酸基團能提高土壤pH 值，有效地抑制土壤重金屬元素尤其是鎘的活性，作物各項重金屬含量均低于標(biāo)準(zhǔn)限量值，產(chǎn)品對重金屬元素污染土壤的修復(fù)治理效果和調(diào)控作用十分明顯。產(chǎn)品克服了化肥的缺點，彌補了化肥的缺陷，能全面改善和調(diào)理土壤的結(jié)構(gòu)，給予農(nóng)作物全面營養(yǎng)，夠改善農(nóng)作物的品質(zhì)，使稻米、蔬菜、瓜果恢復(fù)自然風(fēng)味，而且有助于增強農(nóng)作物防病抗蟲的能力，減少農(nóng)藥的使用，降低了對農(nóng)產(chǎn)品的污染，提高營養(yǎng)成分，促進糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收，既優(yōu)質(zhì)環(huán)保，提質(zhì)增效，又能確保農(nóng)產(chǎn)品的安全。