[发明专利]降低沼液还田模式下作物重金属含量的响应面优化方法

说明书

本发明涉及一种降低沼液还田模式下作物重金属含量的响应面优化方法，包括以下步骤：选取多个试验因素，基于响应面法Box‑Behnken原则，设定各试验因素在每个试验中的梯度值；基于所设定的梯度值，进行多个沼液还田作物的盆栽试验，采集作物生长期结束后植株的重金属元素含量；以重金属元素含量为因变量，各试验因素的梯度为自变量，基于试验数据进行多项式拟合，得到多元回归模型方程；基于所述多元回归模型方程获得响应面图，得到沼液培养作物重金属含量最小化的最优条件。与现有技术相比，本发明具有灵活、快速、便捷、成本低等优点，可为沼液还田的作物重金属累积问题提供了最优解决方法。

技术领域

本发明属于重金属污染控制技术领域，涉及一种作物生长优化控制方法，尤其是涉及一种降低沼液还田模式下作物重金属含量的响应面优化方法。

背景技术

沼液是利用沼气工程处理禽畜粪便等农牧业废弃物后产生的废水，富含大量氮、磷、钾等植物必需大量营养元素和铁、锌、铜等植物必需微量营养元素，将其用于农作物生产有利于最大程度实现沼液资源化、减少化肥和农药使用量、改善土壤以及提高作物产量和品质，然而不合理的沼液施用方式同时也会导致过量重金属的沉积，威胁到作物产量和粮食安全。

目前对重金属污染的治理主要分为生物防治方法和物理吸附方法，生物防治方法成本低、对环境友好，但见效慢，如中国专利申请CN110283845A公开了一种在污染土壤种植转基因龙葵，辅以蚯蚓和微生物菌剂的复合生物修复重金属方法；物理吸附方法见效快，但成本高、易带来次生污染，如中国专利申请CN112960725A公开了一种利用纳米粒子物理吸附沼液中重金属杂质的方法。将两种方法有机结合可以形成协同作用增强重金属去除效果，中国专利申请CN113058984A公布了一种在农田土壤中添加椰壳生物炭钝化剂后引入草本纤维作物的镉铅修复方法，但该方法固定了两种方法的权重，不具备不同应用环境下的可操作性。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种灵活、快速、便捷的降低沼液还田模式下作物重金属含量的响应面优化方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种降低沼液还田模式下作物重金属含量的响应面优化方法，包括以下步骤：

选取多个试验因素，基于响应面法Box-Behnken原则，设定各试验因素在每个试验中的梯度值；

基于所设定的梯度值，进行多个沼液还田作物的盆栽试验，采集作物生长期结束后植株的重金属元素含量；

以重金属元素含量为因变量，各试验因素的梯度为自变量，基于试验数据进行多项式拟合，得到多元回归模型方程；

基于所述多元回归模型方程获得响应面图，得到沼液培养作物重金属含量最小化的最优条件。

进一步地，所述作物指代农业上栽培的各种供盈利或食用的植物，优选为水稻。

进一步地，所述试验因素包括生物控制因素、物理吸附因素和沼液施用量。

进一步地，所述生物控制因素为引入重金属元素调整物，对应的梯度值为所述重金属元素调整物的覆盖百分比。

进一步地，所述重金属元素调整物为对重金属元素吸附或降解能力强的植物、动物和微生物，优选为浮萍。

进一步地，所述物理吸附因素为添加重金属元素物理吸附物，对应的梯度值为所述重金属元素物理吸附物的施用量。

进一步地，所述重金属元素物理吸附物包括生物炭、沸石、腐殖酸类或煤类。

优选地，所述重金属元素物理吸附物为生物炭。

进一步地，所述重金属元素包括Zn、Cd、Cr、Pb、As、Cu中的一种或多种。