本發(fā)明屬于土壤修復(fù)，具體是一種基于堿性砷鎘復(fù)合污染土壤改良的可持續(xù)生產(chǎn)小麥方法。

背景技術(shù)：

1、堿性土壤中砷鎘復(fù)合污染問題日益嚴(yán)峻，由于高ph條件下，砷以as(v)形態(tài)穩(wěn)定存在，鎘則易與碳酸鹽結(jié)合形成難溶性cdco3，傳統(tǒng)鈍化劑（如石灰、磷肥）難以同步固定兩種重金屬?，F(xiàn)有技術(shù)中，生物炭對(duì)as的吸附效率受限于高ph環(huán)境，而單一微生物修復(fù)易受土壤堿性環(huán)境影響而失活。此外，葉面阻隔技術(shù)多依賴硅或硒單組分，缺乏協(xié)同抑制機(jī)制。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的難以同步修復(fù)砷鎘兩種重金屬污染土壤的問題，本發(fā)明提供了一種基于堿性砷鎘復(fù)合污染土壤改良的可持續(xù)生產(chǎn)小麥方法，該方法能夠在保障小麥安全生產(chǎn)的前提下，完成砷鎘污染土壤的修復(fù)，修復(fù)效果顯著，實(shí)現(xiàn)了邊生產(chǎn)邊修復(fù)的目的。

2、本發(fā)明創(chuàng)新性的提出鐵基改性生物炭與功能微生物的協(xié)同體系：nzvi（納米零價(jià)鐵）-腐殖酸復(fù)合物通過還原-吸附雙重機(jī)制同步固定as/cd，功能微生物代謝產(chǎn)物活化鈍化材料表面，延長(zhǎng)修復(fù)周期。同時(shí)采用分階段策略結(jié)合土壤鈍化與葉面阻隔，突破堿性環(huán)境對(duì)修復(fù)效率的限制，兼具經(jīng)濟(jì)性與可持續(xù)性。

3、本發(fā)明提供的基于堿性砷鎘復(fù)合污染土壤改良的可持續(xù)生產(chǎn)小麥方法，包括以下步驟：

4、步驟一、在小麥播種前，將鐵基改性生物炭復(fù)合材料與功能微生物微球混合施入土壤；

5、所述鐵基改性生物炭復(fù)合材料為經(jīng)過納米零價(jià)鐵和腐殖酸改性的生物炭；

6、所述功能微生物微球溶液由砷還原菌和鎘抗性植物促生菌制備而成，所述砷還原菌（ shewanella?sp.?strain?pv-4）購(gòu)自寧波明舟生物科技有限公司，鎘抗性植物促生菌（路德維希腸桿菌, enterobacter?ludwigii,菌株編號(hào)s15）購(gòu)自中國(guó)普通微生物菌種保藏管理中心，保藏編號(hào)為cgmcc?no.29744。

7、步驟二、整地后播種小麥；

8、步驟三、于小麥拔節(jié)期，對(duì)葉面噴施硅-硒納米復(fù)合溶膠；

9、步驟四、小麥成熟后收獲，并回收土壤中的鐵基改性生物炭。

10、進(jìn)一步的，步驟一中，采用旋耕機(jī)將鐵基改性生物炭復(fù)合材料與功能微生物微球翻耕至20-30?cm深度。

11、進(jìn)一步的，步驟二中，小麥選用的低積累小麥品種，播種量為12-15kg/畝。在播種低積累小麥品種時(shí)，基肥為n:p:k的質(zhì)量比為16:16:8的復(fù)合肥，施用量為40kg/畝；分蘗期追施20kg/畝的尿素。

12、進(jìn)一步的，步驟一中，所述鐵基改性生物炭復(fù)合材料的制備方法包括：

13、（a）將稻殼在500-600℃缺氧條件下熱解2-4小時(shí)，粉碎至100目，得到高比表面積生物炭；

14、（b）采用化學(xué)還原法將納米零價(jià)鐵（nzvi）與腐殖酸共負(fù)載于生物炭孔隙中，nzvi與腐殖酸的質(zhì)量比為1:2-1:5；且nzvi與腐殖酸的總質(zhì)量與生物炭的質(zhì)量比為1:10；

15、（c）將負(fù)載后的生物炭在氮?dú)獗Ｗo(hù)下煅燒（350℃,?1h），增強(qiáng)材料穩(wěn)定性。

16、進(jìn)一步的，步驟一中，所述功能微生物微球的制備方法包括：

17、（a）將砷還原菌（ shewanella?sp.?strain?pv-4）和鎘抗性植物促生菌（路德維希腸桿菌,enterobacter?ludwigii,菌株編號(hào)s15）按體積比1:1比例混合，混合前，砷還原菌和鎘抗性植物促生菌的菌液濃度均為1×107-1×108?cfu/ml；

18、（b）將混合菌液和海藻酸鈉溶液按照體積比1：1混合得到混合溶液，海藻酸鈉溶液中的海藻酸鈉的濃度為2%?w/v；之后向混合溶液中加入生物炭粉末，生物炭粉末的添加量為混合溶液質(zhì)量的5%；最后，將混合溶液滴入5倍體積的cacl2溶液中固化，cacl2溶液中cacl2的濃度為2%?w/v；得到功能微生物微球溶液。

19、進(jìn)一步的，步驟一中，鐵基改性生物炭復(fù)合材料的施用量為土壤質(zhì)量的2-5%；微生物微球溶液的施用量為1×107-1×108?cfu/g土壤，即每克土壤中施用的微生物微球溶液中的菌落數(shù)量為1×107-1×108?cfu；其中：

20、當(dāng)土壤中，as≤50?mg/kg，cd≤2?mg/kg時(shí)，為輕度污染，鐵基改性生物炭的施用量為2-3%；

21、當(dāng)土壤中，as?為50-100?mg/kg，cd?為2-5?mg/kg時(shí)，為中度污染，鐵基改性生物炭的施用量為3-5%。

22、進(jìn)一步的，步驟三中，所述硅-硒納米復(fù)合溶膠的制備方法為：

23、采用溶膠-凝膠法制備介孔二氧化硅納米顆粒（粒徑50-100?nm，孔徑5-10?nm）；

24、將亞硒酸鈉（na2seo3）溶液與二氧化硅顆粒按se/sio2質(zhì)量比1:100混合，超聲分散30分鐘，冷凍干燥后得到負(fù)載硒的納米復(fù)合粉末，將納米復(fù)合粉末分散于水中得到硅-硒納米復(fù)合溶膠。使用時(shí)將粉末按比例分散于水中，調(diào)整硒濃度為0.1-0.3?mg/l，硅濃度為50-100?mg/l。

25、進(jìn)一步的，步驟三中，對(duì)葉面噴施硅-硒納米復(fù)合溶膠的方式為：

26、采用背負(fù)式電動(dòng)噴霧器（霧滴直徑≤100?μm），噴施壓力0.3-0.5?mpa，噴施量為30-50?l/畝，硒濃度0.1-0.3?mg/l，硅濃度50-100?mg/l。

27、進(jìn)一步的，步驟四中，通過磁選法回收鐵基改性生物炭。

28、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

29、（1）本發(fā)明鐵基改性生物炭復(fù)合材料的制備方法中，將鐵基改性生物炭nzvi與腐殖酸按1:2-1:5質(zhì)量比共負(fù)載，實(shí)現(xiàn)了as/cd同步固定。腐殖酸在此比例下既能緩沖堿性土壤ph，防止nzvi氧化失活，又能通過絡(luò)合作用增強(qiáng)cd的固定。氮?dú)獗Ｗo(hù)下350℃煅燒1小時(shí)的步驟能夠顯著提升材料穩(wěn)定性，避免了nzvi在堿性土壤中的快速氧化，有效延長(zhǎng)修復(fù)周期。

30、（2）本發(fā)明功能微生物微球的制備方法中，通過在微球中引入5%生物炭粉末作為填充劑，增強(qiáng)了微球的機(jī)械強(qiáng)度，延緩了海藻酸鈉在堿性環(huán)境中的降解，確保了功能微生物的緩釋效果，利用其協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)砷鎘的同步修復(fù)，砷還原菌將as(v)還原為as(iii)并吸附于生物炭，鎘抗性菌分泌有機(jī)酸溶解cdco3，誘導(dǎo)小麥根系分泌金屬硫蛋白螯合cd2?。

31、（3）本發(fā)明基于堿性砷鎘復(fù)合污染土壤改良的可持續(xù)生產(chǎn)小麥方法中，采用了分階段的修復(fù)策略：首先，在播種前進(jìn)行土壤鈍化（步驟一），降低了土壤中的有效態(tài)重金屬含量，其次，選擇小麥莖稈快速生長(zhǎng)的拔節(jié)期（步驟三）進(jìn)行葉面噴施硅-硒納米溶膠，而非傳統(tǒng)分蘗期，拔節(jié)期小麥葉面吸收效率最高，且硅硒協(xié)同抑制as/cd向籽粒轉(zhuǎn)運(yùn)，形成“土壤-植物”雙重屏障。

32、（4）本發(fā)明基于堿性砷鎘復(fù)合污染土壤改良的可持續(xù)生產(chǎn)小麥方法中，還進(jìn)行了回收機(jī)制的整合：通過磁選法回收鐵基生物炭（回收率≥90%），在提升修復(fù)效率的同時(shí)，兼顧材料可回收性和農(nóng)田適用性，確保技術(shù)經(jīng)濟(jì)可行，一方面保障糧食農(nóng)業(yè)中小麥籽粒的安全生產(chǎn)，一方面實(shí)現(xiàn)了砷鎘輕度污染農(nóng)田土壤的修復(fù)。