本發(fā)明涉及鎘超標(biāo)農(nóng)田安全生產(chǎn)與修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其是贛南稀土礦區(qū)鎘污染農(nóng)田的替代種植技術(shù)。
背景技術(shù)：
據(jù)2014年4月17日全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)顯示，我國(guó)耕地土壤重金屬點(diǎn)位超標(biāo)率為19.4％，其中Cd點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)7.0％。在調(diào)查的70個(gè)礦區(qū)的1672個(gè)土壤點(diǎn)位中，超標(biāo)點(diǎn)位占33.4％，有色金屬礦區(qū)周邊土壤鎘、砷、鉛等污染較為嚴(yán)重。國(guó)家《土壤污染防治行動(dòng)計(jì)劃》明確指出，根據(jù)土壤污染狀況和農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)情況，安全利用類耕地集中的縣(市、區(qū))要結(jié)合當(dāng)?shù)刂饕魑锲贩N和種植習(xí)慣，制定實(shí)施受污染耕地安全利用方案，采取農(nóng)藝調(diào)控、替代種植等措施，降低農(nóng)產(chǎn)品超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)。我國(guó)南方稀土礦區(qū)，重金屬污染，特別是Cd污染較為嚴(yán)重，已有水稻、蔬菜的稀土和Cd含量超標(biāo)的報(bào)道(李小飛等，南方稀土采礦地土壤和蔬菜重金屬含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).水土保持學(xué)報(bào),2013,27(1):146-151；金姝蘭等,江西典型稀土礦區(qū)土壤和農(nóng)作物中稀土元素含量及其健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià).環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2014,34(12):3084-3093)。因此，針對(duì)我國(guó)南方稀土礦區(qū)，亟需研發(fā)適合區(qū)域特點(diǎn)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展需求的土壤安全生產(chǎn)與修復(fù)同步進(jìn)行的農(nóng)田安全利用模式與技術(shù)。
臍橙是我國(guó)南方的重要果樹，適宜生長(zhǎng)在pH為5.5～6.5的土壤環(huán)境中，土壤中適量的稀土元素含量有利于提高臍橙果肉可溶性固形物、可滴定酸和維C含量，改善臍橙果品品質(zhì)，贛南稀土礦區(qū)已經(jīng)發(fā)展成為世界種植面積最大的臍橙產(chǎn)地。近期的研究表明，臍橙果肉對(duì)土壤重金屬和稀土元素的富集能力非常低，其中Cd和稀土元素的遷移系數(shù)僅為0.07和0.003，比大宗農(nóng)作物(水稻、蔬菜)低幾倍至幾十倍。對(duì)于一般的土壤條件，土壤Cd含量低于7.30mg/kg時(shí)種植臍橙不會(huì)引起食品安全風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)于嚴(yán)重酸化(pH<4.5)、有機(jī)碳極低(<5.0mg/kg)的土壤，土壤Cd含量低于1.87mg/kg時(shí)種植臍橙不會(huì)引起食品安全風(fēng)險(xiǎn)；即使土壤稀元素含量高達(dá)1038mg/kg，臍橙果肉稀土元素含量也遠(yuǎn)低于國(guó)家食品衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)(Cheng et al.,Heavy metals in navel orange orchards of Xinfeng County and their transfer from soils tonavel oranges.Ecotoxicology and Environmental Safety,2015,122:153–158；Cheng et al.,*.Rare Earth Element Transfer from Soil to Navel Orange Pulp(Citrus sinensis Osbeck cv.Newhall)and the Effects on Internal Fruit Quality.PLOS ONE|March 25,2015,DOI:10.1371/journal.pone.0120618)。
伴礦景天是中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所吳龍華研究員等在浙江省發(fā)現(xiàn)的景天科植物新種(吳龍華等,中國(guó)景天科植物一新種——伴礦景天.土壤,2006,38(5):632-633)，為多年生肉質(zhì)草本植物，是一種鎘鋅超積累植物。伴礦景天生物量較大，生長(zhǎng)速度快，被認(rèn)為在修復(fù)Cd、Zn污染土壤方面具有廣泛的應(yīng)用前景。
因此，將贛南稀土礦區(qū)，不適宜種植水稻、蔬菜的鎘污染農(nóng)田，改種臍橙，并在幼年臍橙園中套種伴礦景天，既符合贛南稀土礦區(qū)發(fā)展特色現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、壯大臍橙產(chǎn)業(yè)的需求，又可以達(dá)到土壤污染修復(fù)的目標(biāo)。但由于伴礦景天生長(zhǎng)期間暫時(shí)會(huì)導(dǎo)致土壤局部酸化、增強(qiáng)土壤Cd等重金屬的有效性。已有文獻(xiàn)表明絲瓜-伴礦景天間作增大了絲瓜果實(shí)中Cd含量風(fēng)險(xiǎn)(王京文等，絲瓜與伴礦景天間作對(duì)土壤Cd形態(tài)及絲瓜Cd吸收的影響。農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，35(12):2292-2298)。對(duì)于Cd含量>1.5mg/kg、嚴(yán)重酸化的土壤，如果套種伴礦景天種植方式不當(dāng)，將導(dǎo)致臍橙對(duì)Cd等重金屬吸收的增加，增加臍橙果品安全風(fēng)險(xiǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是為了解決目前贛南稀土礦區(qū)鎘超標(biāo)土壤安全生產(chǎn)的技術(shù)難題，提供臍橙套種伴礦景天替代種植模式及其關(guān)鍵技術(shù)，以實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)與修復(fù)同步。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
一種贛南稀土礦區(qū)鎘超標(biāo)土壤安全生產(chǎn)與修復(fù)同步進(jìn)行的種植模式，是在贛南稀土礦區(qū)的鎘污染農(nóng)田，實(shí)行臍橙套種伴礦景天替代種植，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)與修復(fù)同步；具體步驟如下：
(1)整地：按照常規(guī)臍橙栽培要求進(jìn)行整地；
(2)臍橙移栽與管理：開挖定植穴、施肥、移栽定植；定植1年后，每年11月份沿定植穴外緣開始逐年向外開挖環(huán)形擴(kuò)穴溝，在擴(kuò)穴溝內(nèi)施肥，4-5年內(nèi)完成擴(kuò)穴改土工作；
(3)伴礦景天種植與管理：在臍橙移栽穴或/和環(huán)形擴(kuò)穴溝外套種伴礦景天。
所述步驟(3)具體是：臍橙苗移栽當(dāng)年，與臍橙移栽同期進(jìn)行伴礦景天扦插種植，種植部位為臍橙移栽穴外的空地；對(duì)于Cd含量>1.5mg/kg、嚴(yán)重酸化的土壤，以后的2-4年，以幼年臍橙主干為中心，每年11月下旬在臍橙環(huán)形施肥溝外種植伴礦景天，避免臍橙根系和伴礦景天根系的交叉，環(huán)形擴(kuò)穴溝隨臍橙生長(zhǎng)逐年外移；對(duì)于Cd含量<1.0mg/kg的土壤，可以在種植穴外繼續(xù)套種伴礦景天，以加快土壤修復(fù)效率。
其中，種植的伴礦景天在次年6月下旬收獲移出集中處理；當(dāng)臍橙根系布滿整個(gè)行間時(shí)及時(shí)停止伴礦景天套種。
本發(fā)明的種植方式，不占用主栽植物的種植面積，不影響田間管理和主栽植物的產(chǎn)量。而且景天比較耐陰，臍橙對(duì)光照的遮陰也不影響景天生長(zhǎng)。本發(fā)明有效地實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)與修復(fù)同步。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1：
1.整地：按照常規(guī)臍橙栽培要求進(jìn)行整地，特別要求做好灌排水渠，以防御春澇和秋旱。
2.臍橙移栽與管理：選購(gòu)優(yōu)質(zhì)幼苗，按照常規(guī)方法開挖定植穴、施肥、移栽定植，春植一般在2月下旬進(jìn)行，也可以在11月份以營(yíng)養(yǎng)袋假植帶土移栽進(jìn)行秋植，密度一般為4m*4m；定植1年后，每年11月份沿定植穴外緣開始逐年向外開挖寬、深50-60cm的環(huán)形擴(kuò)穴溝(施肥溝)，在擴(kuò)穴溝內(nèi)施肥，一般4-5年內(nèi)全面完成擴(kuò)穴改土工作。臍橙的施肥、整形修剪等管理按照常規(guī)方式進(jìn)行。
3.伴礦景天種植與管理：臍橙苗移栽當(dāng)年，與臍橙移栽同期進(jìn)行伴礦景天扦插種植，種植部位為臍橙移栽穴外的空地。1)對(duì)于Cd含量>1.5mg/kg、嚴(yán)重酸化的土壤：以后的2-4年，以幼年臍橙主干為中心，每年11月下旬在臍橙環(huán)形施肥溝外種植伴礦景天，避免臍橙根系和伴礦景天根系的交叉，環(huán)形擴(kuò)穴溝隨臍橙生長(zhǎng)逐年外移。伴礦景天施種植密度以40萬(wàn)株/hm2(實(shí)際種植面積)為宜，次年6月下旬收獲移出集中處理；施肥用量為300kg/hm2N、90kg/hm2P、200kg/hm2K，磷肥全部基施，氮鉀肥50％基施、50％追肥。隨臍橙根系生長(zhǎng)，伴礦景天種植范圍逐漸縮小。當(dāng)臍橙根系布滿整個(gè)行間時(shí)(移栽后4-5年)，應(yīng)及時(shí)停止伴礦景天套種。2)對(duì)于Cd含量<1.0mg/kg的土壤，可以在種植穴外繼續(xù)套種伴礦景天，以加快土壤修復(fù)效率。
4.夏季綠肥種植：每年6月下旬伴礦景天收獲后，中耕松表土，在臍橙果園空地播種烏豇豆、印度豇豆、豬屎豆等一年生夏季綠肥培肥地力，秋季一部分翻壓到環(huán)形施肥溝、一部分覆蓋臍橙樹兜。
對(duì)于贛南稀土礦區(qū)Cd含量略高于1.5mg/kg(國(guó)家土壤環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的5倍值，高于此值一般定義為重度污染)的稻田或菜地土壤，替代種植臍橙后，通過在幼年臍橙果園套種伴礦景天3-5季，可以移除表層土壤Cd 1.5-2.0kg/hm2，相當(dāng)于減少土壤Cd含量0.67-0.89mg/kg。加之臍橙植株體(主要是根系)貯存部分Cd，土壤Cd減少幅度更大。在第1個(gè)生產(chǎn)周期(一般20多年)完成后，需要將臍橙大部分根系移出土體集中處理；為使得土壤Cd分布比較均勻，在第2個(gè)臍橙生產(chǎn)周期更換臍橙栽植穴位置，繼續(xù)套種伴礦景天。經(jīng)過2個(gè)臍橙生產(chǎn)周期，可以將Cd含量略高于1.5mg/kg的土壤，在保證臍橙安全生產(chǎn)的前提下，將土壤Cd含量降低到0.3mg/kg以下，恢復(fù)進(jìn)行大宗農(nóng)作物安全生產(chǎn)。對(duì)于Cd含量<1.5mg/kg的土壤，經(jīng)過1個(gè)臍橙生產(chǎn)周期，在保證臍橙安全生產(chǎn)的前提下，將土壤Cd平均含量降低到0.3mg/kg以下。