浅谈矿源腐殖酸基团对土壤修复治理的效果

陈 涵

（四川中新鑫盛农业科技有限公司，四川 天全 625500）

1 应用技术

矿源腐殖酸基团产品是引进国际先进技术自主开发研制而成的，是“机械化学”技术的成果转化和应用。据资料记载，“机械化学”是由德国学者W.Ostwald 在1919 年从化学分类的角度首次提出的化学新概念。20 世纪50 年代，奥地利学者Peters 与其助手Pajoft 对粉碎技术与机械化学反应进行了大量的研究，奠定了机械化学反应是由机械力诱发的化学反应的理论基础。随着研究水平的不断深入，物质在摩擦、冲击、挤压等机械外力作用下，在分子进行化学反应的“机械化学”技术更加成熟并成功应用。

2 产品的特性

腐植酸的主要组成元素为碳、氢、氧、氮、硫、磷等，是土壤养分的主要来源，在土壤中可以呈游离的腐植酸和腐植酸盐类状态存在，也可以呈凝胶状与矿物质黏粒紧密结合成为胶体物质。矿源腐殖酸基团是土壤有机质的主要组成部分，通常情况下，其有机质的总量达50%～70%，有机物中富含促进矿物质的分解、养分的释放和改善土壤结构的胡敏酸和富里酸等有机化合物，对提高土壤肥力有重要作用。

3 作用与效果

采用固相“机械化学”技术生产的矿源腐殖酸基团产品，打破了原矿源物质中腐植酸的大分子结构，制成表面积大、活性强、元素量丰富的对各种土壤有特殊调理作用的土壤调理剂，活化、络合、螯合土壤中的养分，并可解磷保氮，钝化土壤中重金属元素，减少化肥用量，提高化肥利用率。

3.1 土壤修复

矿源腐殖酸基团能调节土壤pH 值，对土壤中镉、汞、铅、砷、铬等重金属元素有较好的调控作用,易溶于水，能钝化土壤中的重金属元素，使用后能加速恢复土壤本性，种植出的瓜果、蔬菜、水稻、小麦、玉米、茶叶等大田作物和经济作物符合国家绿色标准。

3.2 土壤治理

矿源腐殖酸基团在土壤中，能解决多年施用化肥和农药以及掠夺性种植导致的耕地土壤重金属和农药残留大量超标、土壤板结酸化、有机质下降等主要问题；能降解土壤中的农药，裂解植物叶片的农残；对调节土壤结构，平衡养分，提高肥料利用率，对光吸储能量，吸附固化分解有害物质，提高植物自身免疫力和抗应激能力，提高农作物产量及品质有较强的促进作用。

3.3 土壤改良

矿源腐殖酸基团能改善土壤质地黏重、易板结的状况，易于土壤团粒结构的形成，使土壤疏松，孔隙增大，适合耕种。产品能使盐碱土壤的水溶性盐快速下降，对提高土壤保水，促进作物根系快速发育，提高新根产生量，提高植物的成活率，抗逆特性的增强有较大的促进作用。

4 矿源腐殖酸基团在四川某地耕地重金属镉污染修复治理中的应用

四川雅安某地，由当地农业主管部门和农业院校联合开展的耕地土壤安全利用核心示范项目。

4.1 试验基本情况

4.1.1 土壤类型

受污染耕地为硝田，常年种植水稻。

4.1.2 农艺调控措施

通过大田试验方式，采用4 种（佛山产叶面硅肥、叶面硅肥和藻根配合、单施北京产藻根、矿源腐殖酸基团）不同的农艺调控措施进行对比试验，对研究区域土壤重金属污染物进行调控试验。

4.1.3 试验时间

水稻的生长周期为5个月。

4.1.4 试验措施

在试验区域的相邻地块设置4 个试验小区，分别采用不同的农艺调控措施开展试验。

（1）措施前：基础土样采集，检测土壤中的pH 值、总镉、有效镉、总汞、总铅、总砷和总铬的含量。

（2）措施后：在水稻收割后，对各处理耕层混合土壤和稻米进行采样，分别检测土壤中pH值、总镉有效镉、总汞、总铅、总砷和总铬，以及稻米总镉、总汞、总铅、总砷、总铬的含量。

4.1.5 检测与分析

①检测方法：采用原子荧光法、玻璃电极法和质谱法进行检测。②数据分析：试验数据采用Exce12016 软件进行统计分析。

4.1.6 处理方式

在整个试验周期内，不同的农艺调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 试验效果

矿源腐殖酸基团调控措施下土壤重金属含量，见表1。

表1 矿源腐殖酸基团调控措施下土壤重金属含量表Tab.1 The soil heavy metal content under the control measures of mineral humic acid groups mg/kg

从表1得出，采用矿源腐殖酸基团调控措施处理后，试验区的土壤pH 值增加，各项重金属含量值均有明显下降，平均下降18.95%，尤以土壤有效镉含量降幅最大，达到38.46%。说明施用矿源腐殖酸基团产品能提高土壤pH 值，能有效抑制土壤重金属元素尤其是镉的活性，调控作用十分明显。

4.3 试验结论

施用矿源腐殖酸基团能提高土壤pH 值，能有效抑制土壤重金属元素尤其是镉的活性，稻米各项重金属含量均低于标准限量值，产品对重金属元素污染土壤的修复治理效果和调控作用十分明显，见表2。

表2 矿源腐殖酸基团农艺调控措施下稻米重金属含量表Tab.2 The heavy metal content in rice under agronomic regulation measures of mineral humic acid group

5 矿源腐值酸基团在甘肃某地盐碱地改良及重金属污染治理中的应用

甘肃白银某地，与当地农业合作社联合开展的盐碱地改良与土壤重金属治理试验项目。

5.1 试验基本情况

5.1.1 土壤类型

受污染耕地为盐碱地，种植作物为多年生韭菜。

5.1.2 农艺调控措施

采用矿源腐殖酸基团农艺调控措施进行试验，研究盐碱地改良与土壤重金属污染物调控措施。

5.1.3 试验时间

韭菜的生长收割周期为30 d。

5.1.4 试验措施

措施实施前采集基础土样，检测土壤砷、铅、镉、铬、汞、有效镉、水溶盐总量、土壤有机质。韭菜生长30 d 后，采集试验区处理耕层混合土壤和韭菜样，检测土壤砷、铅、镉、铬、汞、有效镉、水溶盐总量、土壤有机质，以及韭菜作物中砷、铅、镉、铬、汞等重金属元素的含量。

5.1.5 检测方法和检测设备

①检测方法：运用原子荧光法、质谱法、重量法、滴定法和等离子体发射光谱法进行检测。②检测设备：AFS2202E原子荧光仪、NexION300XICP-MS、Icap5110全普仪。

5.1.6 处理方式

在整个试验期内，按照使用方法及用量施用1次。

5.2 试验效果

5.2.1 矿源腐殖酸基团农艺调控措施下盐碱地水溶盐含量和土壤重金属含量

从表3得出，该盐碱地施用矿源腐殖酸基团后，土壤水溶盐含量快速下降，降幅最大，达到31.25%；土壤中各项重金属元素除汞以外，处理前后相比，有明显下降，平均下降7.8%，尤以土壤有效镉含量降幅最大，达到16.0%。

表3 矿源腐殖酸基团农艺调控措施下土壤水溶盐及重金属含量表Tab.3 The soil water-soluble salts and heavy metal contents under agronomic regulation measures of mineral humic acid group

矿源腐殖酸基团在钝化土壤中重金属时，存在“先激活后络活”的过程，金属汞为惰性元素，需要受激活的时间较长，由于试验周期时间短，试验结束时，金属汞处于激活的活跃期和络活的初始期，因此，金属汞的检测值有所增加，如随着试验时间的延长和农艺措施频次的增加，无论是土壤还是所种植的作物（韭菜），其下降的幅度应是比较大，其他重金属如砷、铅、镉、铬、有效镉等的下降幅度和调控作用应是更加明显。

5.2.2 矿源腐殖酸基团农艺调控措施下韭菜重金属含量

韭菜样为鲜样，处理前的韭菜样取自试验区域的相邻地块生长的韭菜，按照《食品安全国家标准食品中污染物限量》（GB2762-2017）的标准，其5 项重金属均低于标准限量值，具体见表4。

表4 矿源腐殖酸基团农艺调控措施下韭菜重金属含量表Tab.4 The heavy metal content in leek under agronomic control measures of mineral humic acid group %

5.3 试验结论

施用矿源腐殖酸基团能有效抑制土壤重金属元素尤其是镉的活性，韭菜的各项重金属含量均低于标准限量值，产品对重金属元素污染土壤的修复治理效果和调控作用十分明显。同时，土壤中水溶性盐总量从16%下降至11%，同期对比降达至31%，对盐碱地的改良效果较好，土壤利于作物（韭菜）生长。

6 经济性和社会性

矿源腐殖酸是天然的生物激素，能够提高生物活性，有效调控土壤中的重金属元素，其成分中的羧基、酚羟基等官能团，有较强的离子交换和吸附能力，能促进土壤对氮、磷、钾的吸收存储和有效利用。因此，矿源腐殖酸基团，具有土壤修复、治理和改良的效果，也可用于作为农业有机肥的添加剂。

6.1 原料广泛

原材料来源广泛，含腐植酸的矿源物质均可综合利用。

6.2 生产环保

具有独特的技术优势，工艺先进环保，整个生产过程不会产生废渣、废水和废气。

6.3 投入少

矿源腐殖酸基团生产原料成本低，生产周期短，在土壤治理投入上相比其他产品大为减少，具有减少人工反复投入等优势，对于地区治理等方面优势大。

6.4 元素丰富

矿源腐殖酸基团元素齐全，同比传统农家肥、有机肥等具有无虫卵、有机质高，同时能促进土壤元素吸收的优点。

6.5 操作方便

矿源腐殖酸具有良好的溶水性，可以兑水进行灌溉，也可以直接施用颗粒产品，操作简单，适用于不同地区，不同的耕作条件和不同的耕作环境。

7 结语

矿源腐殖酸基团能提高土壤pH 值，有效地抑制土壤重金属元素尤其是镉的活性，作物各项重金属含量均低于标准限量值，产品对重金属元素污染土壤的修复治理效果和调控作用十分明显。产品克服了化肥的缺点，弥补了化肥的缺陷，能全面改善和调理土壤的结构，给予农作物全面营养，够改善农作物的品质，使稻米、蔬菜、瓜果恢复自然风味，而且有助于增强农作物防病抗虫的能力，减少农药的使用，降低了对农产品的污染，提高营养成分，促进粮食增产、农民增收，既优质环保，提质增效，又能确保农产品的安全。