[发明专利]一种重金属污染农田土壤的生态水利修复系统及方法

权利要求书

1.一种重金属污染农田土壤的生态水利修复系统，其特征在于：包括强化排水管或排水带(2)、沉淀池(4)、生态沟渠(6)、生态净化塘(11)，强化排水管或排水带(2)铺设在稻田(1)土壤中，强化排水管或排水带(2)与沉淀池(5)连通，沉淀池(5)与生态沟渠(6)和生态净化塘(11)通过管道依次连通，生态沟渠(6)和生态净化塘(11)的边坡种植有重金属超累积植物(7)，生态沟渠(6)底部填充夯实的黏土层(10)，黏土层(10)上面覆盖防渗膜(9)，防渗膜(9)上面填充重金属吸附性能优异的重金属吸附基质(8)，生态净化塘(11)出水经水泵(13)和循环管路(4)输送至稻田(1)，环保淋洗剂投放器(15-1)通过环保淋洗剂计量器(13-2)和环保淋洗剂投放阀门(14-2)接入循环管路(4)，化肥投放器(15-2)通过化肥计量器(13-3)和化肥投放阀门(14-3)接入循环管路(4)。

2.如权利要求1所述的重金属污染农田土壤的生态水利修复系统，其特征在于：所述重金属超累积植物(7)为苎麻、蒌蒿、蜈蚣草中的一种或几种。

3.如权利要求1所述的重金属污染农田土壤的生态水利修复系统，其特征在于：所述重金属吸附基质(8)为硅藻土。

4.如权利要求1所述的重金属污染农田土壤的生态水利修复系统，其特征在于：循环管路(4)上设有进水流量计(13-1)和进水阀门(14-1)。

5.一种重金属污染农田土壤的生态水利修复方法，其特征在于应用上述生态水利修复系统进行水利修复，所述方法包括如下步骤：

步骤一、种植间歇期稻田土壤重金属环保淋洗：在水稻种植间歇期，向田间施用重金属环保淋洗剂，通过翻耕方式将重金属环保淋洗剂与稻田耕层土壤混合均匀，借助翻耕过程中的扰动将稻田土壤中生物有效态重金属淋洗溶出，转移入水体；

步骤二、稻田土壤淋洗后重金属的田间退水强排：稻田土壤重金属经淋洗进入水体后，采用铺设在田间的强化排水管或排水带(2)强化田间退水排放，将从土壤淋洗出的重金属最大限度排出稻田系统，本质性降低稻田土壤重金属含量；

步骤三、田间退水排出的重金属生态渠塘净化：田间强排的退水通过强化排水管或排水带(2)进入沉淀池(5)，经沉淀降低退水土壤颗粒含量后，依次进入生态沟渠(6)和生态净化塘(7)组成的生态渠塘，利用生态沟渠(6)的重金属吸附基质(8)进行基质吸附、利用生态渠塘边坡上重金属超累积植物(7)进行植物吸收、利用重金属超累积植物(7)根系周围的微生物进行微生物同化，拦截和去除重金属，净化退水水质；

步骤四、稻田土壤淋洗后残留重金属的种植期水肥联合阻控：在种植期，采用田间水分和肥料联合阻控的方法，限制土壤重金属经水稻根系转运至稻米，确保稻米生产安全。

6.如权利要求5所述的重金属污染农田土壤的生态水利修复方法，其特征在于步骤一中向田间施用重金属环保淋洗剂具体步骤为：

在水稻(3)种植间歇期，利用循环管路(4)、环保淋洗剂投加器(15-1)、环保淋洗剂计量器(13-2)和环保淋洗剂投放阀门(14-2)，采取灌水投加的方式施用筛选出的环境友好型淋洗剂，淋洗过程中，田间淹水时间10-30天，淹水深度0-5cm，环保淋洗剂投加后，每隔5天检测一次田间水体重金属含量，相邻两次重金属浓度差小于5％时，单次淋洗过程结束。

7.如权利要求5所述的重金属污染农田土壤的生态水利修复方法，其特征在于步骤四具体为：

在水稻种植期，利用水泵(13)、循环管路(4)，设定田间水分条件，控制田间土壤持水量40％-60％，淹水深度0-5cm，阻止残留重金属向生物有效态重金属转化，同时，通过与进水混合的方式，借助化肥投加器(15-2)、化肥计量器(13-3)和化肥投放阀门(14-3)，施用的化肥为钙镁磷肥、稀土肥中的一种或混合，利用根系或其它植物组织的竞争吸收作用，阻控重金属进入稻米，化肥与水的质量比为1～3:100。

8.如权利要求5所述的重金属污染农田土壤的生态水利修复方法，其特征在于：生态沟渠(6)和生态净化塘(11)地上植物组织定期对进行收割，收割后的植物组织通过焚烧和安全填埋进行重金属的无害化处理。