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稻米降鎘富硒集成技術

所屬領域: 土壤污染防治
地      區: 湖南
成  熟 度: 推廣階段
關  鍵 詞: 降鎘富硒 重金屬土壤
合作方式: 其他合作方式 ,其他合作方式
信息來源: 2020年綠色“一帶一路”技術
技術持有方: 湖南永清環保研究院有限責任公司
點  擊 數: 365

我要對接

基本信息

技術概述

基本原理: 根據重金屬鎘在水稻生長期間通過“土壤→水稻根系→水稻莖葉→稻谷”遷移轉運規律,采用天然礦物(碳酸鹽、硅酸鹽、生石灰、黏土礦物等)經過科學配比而成兼具鈍化與肥效功能的新型調理劑從源頭上減少水稻對鎘的吸收,噴施含硒葉面阻控劑從過程中阻控已吸收到莖葉中的鎘向籽粒中轉移,并結合田間水分管理,從3個不同環節進行聯合阻控,可使稻米鎘含量降低50%以上,硒含量可提高至0.04mg/kg以上,達到稻米降鎘富硒的效果。

技術優勢

1、土壤調理上兼顧土壤鈍化與肥效:利用土壤調酸降鎘和養分硅鈣鎂拮抗阻控的機制,進行土壤鈍化與生理阻控相結合的協同修復,將鈍化與肥效協同應用,研制出兼具鈍化與肥效功能的土壤調理劑產品。結合鎘污染阻控效果受土壤、水稻兩個主要要素制約,通過生石灰、碳酸鹽分別快速和緩速提高土壤pH降低土壤鎘活性,黏土礦物吸附固定鎘,以及利用水稻的喜硅性抑制鎘從莖葉向籽粒轉運,從多方面降低稻米鎘含量。
2、技術模式靈活多變更具針對性:針對不同土壤污染程度、修復目標和修復經費,通過土壤調理、葉面阻控、水分管理其中1-3個不同環節技術進行組合,再結合不同的藥劑用量組合,形成了含11種修復技術應用模式,可形成不同的具有針對性的修復技術模式。
3、技術成本低廉同比具有競爭力:該技術成本低廉,輕度污染農田土壤治理成本不超過100元/畝,中度污染農田土壤治理成本不超過400元/畝,遠低于其他同類修復技術成本。
4、富硒提高稻米經濟價值:在降鎘的同時富集硒,可使稻米中硒含量上升3~10倍,達到富硒米標準(≥0.04 mg/kg),極大提高稻米經濟價值。

適用范圍
地域:湖南、四川、江蘇、浙江、河北、河南、重慶等地區。 行業:土壤重金屬污染治理。 適用范圍:輕、中度重金屬污染稻田、煙草、蔬菜等耕地治理。
鑒定評估
1、2014年12月16日,稻米降鎘富硒集成技術通過湖南省科技廳的科學技術成果鑒定(湘科成登字第9430000Y20150019號)并取得湖南省科技成果登記證書,專家一致認為該技術成果總體居國內研究先進水平。
2、2016年2月29日,“望城重金屬污染耕地整區修復技術方案”通過湖南省農學會評審,該修復方案從稻米鎘含量入手兼顧土壤性質,對稻米鎘含量進行精細分級,推算所需達成的目標降鎘率,并分解到“土壤調理、葉面阻控和水分管理”技術中,對之進行合理組配,針對性強、適應性廣,有望達到修復目標。方案總體思路清晰,技術路線合理,可操作性強,可為長株潭地區整縣推進重金屬污染耕地試點工作提供示范。專家認為該技術方案設計合理、適用可行。
市場前景

已經成功應用于湖南(望城、攸縣、湘鄉和瀏陽)、四川(綿竹、綿陽)、江蘇(泰興)、河北(唐山)、浙江(溫嶺)等16個鎘污染農田項目,累積修復農田31萬余畝,合同總額達1.8億多元,推廣應用居行業第一。

應用案例

案例名稱:2017年望城區重金屬污染耕地修復一萬畝效果承包區項目

案例概述:根據2017年4月-2018年8月實際修復情況,本項目修復面積1萬畝,修復2季包括早稻和晚稻,累積修復面積共2萬畝。

技術詳情

一、技術指標及使用條件

(一)技術指標

針對南方酸性稻田鎘污染,通過土壤調理、葉面阻控、水分管理其中1-3個不同環節技術進行組合,可使土壤有效態鎘降低15~30%,稻米降鎘率20~80%。,同時生產富硒米。輕度鎘污染稻田土壤治理成本不超過100元/畝,中度鎘污染稻田土壤治理成本不超過400元/畝。

(二)條件要求

1、在翻耕期水稻種植前至少2-3天,一次性基施由硅酸鹽、碳酸鹽、粘土礦物等天然成土礦物科學配比而成的土壤調理劑100~200kg/畝(視土壤條件而定,一般 0.5%以下),通過吸附、絡合、沉淀等化學反應高效鈍化重金屬,可使土壤鎘有效態降低30%以上,稻米鎘降低30%以上。

2、在水稻生長分蘗后期和孕穗期,分別噴施含有腐殖酸、水溶性硅、以及鋅、硒等微量元素的阻控劑(一次100ml/畝,共200ml/畝),通過離子間的“拮抗反應”,細胞壁的沉淀作用,阻控葉片從大氣中吸收的重金屬以及莖葉中已有重金屬向籽粒的轉移,可使稻米鎘降低10%以上;同時,稻米硒含量上升3~10倍,達到富硒米的標準(≥0.04 mg/kg)。一般選擇在晴天上午9點前、下午4點后噴施,陰天可全天噴施,適應溫度范圍為15-30℃。

3、除水稻分蘗后期排干曬田和蠟熟期收獲前自然落干外,其他生長期內進行淹水管理,保持田間3~6cm水層,降低土壤氧化還原電位,促進土壤中硫,鐵元素還原,進而與重金屬形成沉淀、絡合以降低其活性,可使土壤鎘有效態降低10%以上,稻米鎘降低20%以上。

(三)典型規模

本技術可以大面積使用,典型規??梢猿汕先f畝,實施效率與投入的人員及設備有關。土壤調理劑撒施人工的效率約3-5畝/人/天。葉面阻控劑噴施人工的效率約5-10畝/人/天。機械實施效率更高。

二、關鍵設備及運行管理

(一)主要設備

土壤調理劑和葉面阻控劑一般都可以依托農戶現有的農用撒施和噴施設備開展實施。2017年永清環保也委托開發出一款以履帶自走式旋耕機為基礎,通過加裝藥劑撒施倉和智能集成模塊,自重2.5t,功率75Kw,耕幅2.3m,型號YQNX-4.0的翻耕撒施一體化機器。此外,沒有其他主要設備。

(二)運行管理

其翻耕深度15-20cm,在施用75-200kg/畝藥劑時,撒施效率2.76-4.4畝/h,且計量控制精度在誤差2.7-8.5%,撒施均勻度(變異系數)3.03%-4.85%,還具備遠程定位、報工測畝、統計等模塊化功能。運行管理只要正常操作和維護即可。

三、投資效益分析

以“2017年望城區重金屬污染耕地修復一萬畝效果承包區項目”為例。

(一)投資情況

項目合同額為1110.05萬元,項目實際總投資約800萬元,其中設備投資0萬元,土壤修復材料及勞動力等工程投資約650萬元,勘察、設計、審查、檢測等其他投資150萬元,單位土壤修復投資費用約為800元/畝修復早晚稻2季。

(二)運行費用

根據2017年4月-2018年8月實際修復情況,本項目修復面積1萬畝,修復2季包括早稻和晚稻,累積修復面積共2萬畝。

該修復項目不涉及設備的長期運行,費用支出主要為場調費、技術方案設計及評審費、藥劑材料費、修復施工費、檢測費等工程直接費用。

(三)效益分析

1、經濟效益分析

項目實施區早稻米鎘達標率89.4%,晚稻米鎘達標率67.1%,實施區早稻和晚稻無減產;相當于早稻每畝生產約700斤達標稻谷;晚稻每畝生產約800斤達標稻谷,經濟效益顯著。

2、環境效益分析

投入的土壤調理劑和葉面阻控劑符合產品要求,無二次污染。

四、推廣與應用示范情況

(一)推廣情況

已經成功應用于湖南(望城、攸縣、湘鄉和瀏陽)、四川(綿竹、綿陽)、江蘇(泰興)、河北(唐山)、浙江(溫嶺)等16個鎘污染農田項目,累積修復農田31萬余畝,合同總額達1.8億多元,推廣應用居行業第一。

(二)應用情況

1、主要用戶名錄

2、用戶意見

修復項目治理效果達到合同要求,都通過驗收。

五、專利及獲獎情況

(一)專利情況

(二)獲獎情況

1、2016年申報的“耕地重金屬污染修復技術與服務項目”(2016GK4137)獲湖南省技術創新引導計劃創新創業大賽優秀獎。

2、2019年研發的土壤調理劑入選為湖南省兩型產品政府采購目錄(第七批)。

3、2019年參與申報的“稻田鎘砷污染阻控關鍵技術與應用”獲2019年度國家科學技術進步獎二等獎。

4、2019年參與申報的“三重阻控技術有效治理稻田重金屬污染”,獲評中國科協生態環境產學聯合體發布的“2019年度中國生態環境十大科技進展”。

六、技術服務方式

本技術的技術、產品、各項咨詢、售后等配套服務等可全部由永清環保股份有限公司獨立實施,保證項目及時高效保質保量地完成。該公司有專人負責技術咨詢和售前售后服務,能夠為客戶提供最佳的綜合服務。

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