CN100556562C - 一种重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复技术。步骤如下：1)春季在被镉、铜、锌重金属污染的菜地土壤以间作方式种植东南景天和海洲香薷，种植密度株距10-15cm，行距30cm；2)定期收割东南景天，首次收割东南景天为生长3-4个月，以后每生长3个月或生长到30-40cm高度收割一次，收割时地上部留茎2-3cm高；10月份收获海州香薷；3)海州香薷收获后载种镉富集油菜，株距为15-20cm，次年4月份收获；4)油菜收获后栽种黄瓜，株距为20-25cm，9月份黄瓜收获后种植白菜，白菜收获后种植海洲香薷，完成一个修复周期。本发明利用超积累植物从土壤中带走大量重金属，达到降低蔬菜中重金属的含量，保障农产品安全。
Description
技术领域
本发明涉及重金属中轻度污染菜地土壤边生产边修复的方法，属于污染土壤的治理技术领域。
背景技术
目前，较为成熟的且用于土壤重金属污染修复的物理化学技术有：客土、翻土技术、淋洗技术、热处理技术、电解技术、固化技术。上述物理化学修复技术，各有其优点，但都存在工程量大，费用昂贵，难以展开大规模污染土壤的改良，同时容易造成二次污染以及导致土壤结构破坏，土壤活性下降和土壤肥力退化等生态问题。植物修复(phytoremediation)是一种既能实现净化目标又能产生良好的经济效应并具有开发价值的新技术，与传统的物理化学技术相比，具有技术和经济上的双重优势。我国是蔬菜生产和消费大国，面积达1800万公顷。菜地复种指数高，农药和肥料投入大，且多数分布在城郊，受城市工业化污染影响大，因此土壤重金属复合污染最为严重。菜地土壤复合污染使蔬菜质量降低，直接危害消费者健康，影响我国蔬菜出口创汇，因此，研发针对我国菜地土壤复合污染的生物修复技术对于保障农业的可持续发展、促进国民经济健康运行具有重大意义。
随着环境问题的日益突出，对我国农业生产提出了新的要求，既要达到高产优质，又要实现资源的高效利用。目前我国土壤重金属污染日益严重，而将大面积重金属中轻度污染农田停止农作，进行长时间的植物或工程修复，这在我国人多地少的现状下是不现实的。一方面存在栽培管理上的风险，另一方面影响正常的农业生产和农民收入。因此对于中轻度重金属污染土壤，采用低投入和不破坏农田现有功能的原位即时修复、生物调控等途径，降低土壤重金属生物有效性和向作物可食用部位的运输和积累，对提高农产品安全和质量具有更加重要的意义和应用前景。将超积累植物与蔬菜互作(间作、套作、轮作等)，利用超积累植物对重金属的活化、优先吸收等特点，降低连作或与之套作蔬菜中重金属含量，提高农产品安全，将是一条有效的途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复方法，既实现重金属中轻度污染菜地土壤的原位修复，又能够降低蔬菜中重金属的含量，保障农产品安全。
重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复方法，包括以下步骤：
1)春季在被镉、铜、锌重金属污染的菜地土壤以间作方式种植东南景天和海洲香薷，种植密度株距10-15cm，行距30cm，施用促进东南景天和海洲香薷的根系生长的氮磷钾复合肥和有机肥，施用促进东南景天和海洲香薷根际对重金属吸收的螯合剂；
2)定期收割东南景天，首次收割东南景天为生长3-4个月，以后每生长3个月或生长到30-40cm高度收割一次，收割时地上部留茎2-3cm高；10月分收获海州香薷；
3)海州香薷收获后载种镉富集油菜，株距为15-20cm，次年4月份收获；
4)油菜收获后栽种黄瓜，株距为20-25cm，9月份黄瓜收获后种植白菜，白菜收获后种植海洲香薷，完成一个修复周期；
5)将收割的东南景天和海洲香薷转移到其它地方集中处理或进行资源化加工处理。
本发明中，肥料用量按每亩施用复合肥20公斤，商品有机肥500公斤。施用的氮磷钾复合肥，按重量比为N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15。
上述的东南景天根际施用的螯合剂为3mmol/kg的DTPA，在收获前15天施用。
上述的海州香薷根际施用的螯合剂为3mmol/kg的EDTA，在收获前15天施用。
东南景天(Sedum alfredii Hance)为多年生草本植物，茎、叶肉质状；根状茎横走，叶互生，下部叶常脱落。与一般植物不同，东南景天是一种新的锌、镉超积累植物，同时对铅有很强的富集能力，对土壤中高含量的镉、锌、铅有很强的忍耐、吸收和积累能力。田间条件下，地上部干重可达3219kg/hm2，地上部Zn含量范围为4134～5000mg/kg，平均值为4515mg/kg，镉含量范围在247～381mg/kg，铅含量为177mg/kg。在土壤锌、镉、铅含量较低的情况下，东南景天体内也能富集大量的锌、镉、铅，因此它可以修复重度污染和轻度污染的土壤。
海州香薷是一年生草本植物，茎直立，在野外高达50～150cm。据估计，海州香薷的干物质产量在野外可达4.5t/hm2。海州香薷对铜有极强的耐性，在野外能在含铜量为1645～8950mg/kg土壤环境中正常生长，其根系和地上部分的铜含量可高达2288mg/kg和304mg/kg，远高于一般植物(0～30mg/kg)。在Cu污染严重的土壤中，海州香薷能通过强大而又密集的根系吸收和富集及忍耐高水平的铜，地上部的铜含量可达0.89～1.42kg/hm2，收获地上部后可减少土壤中的铜含量。
与传统的污染土壤治理方法相比，本发明通过锌镉超积累植物东南景天、铜富集植物海洲香薷和镉富集油菜与蔬菜的轮作或间作种植，结合不同的农艺调控措施，一方面利用超积累植物对重金属的优先吸收提取，对地上部收获物进行异地处理，降低土壤有效态重金属含量，另一方面通过植物间的互作效应，降低与之互作的蔬菜的重金属吸收和积累量，在不破坏农田生态环境和现有种植功能前提下，达到重金属中轻度污染土壤的原位修复，保障农产品安全的目的，同时不影响正常的蔬菜生产和农民创收。该方法投资少，管理技术要求不高，不破坏土壤理化性质，无二次污染，是一种应用范围广、投资少、操作简单的“边生产边修复技术”。本发明解决了中轻度菜地污染土壤修复与农业生产难以兼顾的问题，具有良好的社会效益、经济效益和环境效益。
附图说明
图1为本发明一个修复周期，土壤重金属含量变化，图中，a为修复前后土壤重金属全量变化，b为修复前后土壤重金属有效态变化。
具体实施方式
以下实例将进一步说明本发明方法的可行性和积极效果。
在上海市嘉定区望新园艺场进行了为期两年的修复试验。该园艺场土壤重金属含量普遍超标，属中轻度污染土壤，其中土壤镉、锌、铜、铅全量分别0.65mg/kg、207.35mg/kg、52.20mg/kg、和58.14mg/kg，有效态分别为0.16mg/kg、7.08mg/kg、5.45mg/kg和1.64mg/kg。2005年3月开始试验，土壤每亩施用复合肥(N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15)20kg，商品有机肥500kg，以基肥施入。在一个修复周期内，东南景天收获4次，干物产量为448kg/667m2，地上部镉含量为22.6mg/kg，锌含量为5680.2mg/kg，铅含量为94.6mg/kg，从土壤中带走的镉、锌、铅分别为10.0g/667m2、2009.5g/667m2和42.1g/667m2。海州香薷收获1次，地上部干物产量320kg/667m2，铜含量为282.2mg/kg，铅含量为68.6mg/kg，锌含量为117.4mg/kg，从土壤中带走的铜、铅、锌分别为为73.3g/667m2、7.8g/667m2、32.7g/667m2。油菜收获1次，地上部油菜茎叶干物产量可达360kg/667m2，从土壤中带走的镉、锌分别为1.4g/667m2和37.5g/667m2。黄瓜收获1次，产量1480kg/667m2，白菜收获2次，产量1986kg/667m2，两种蔬菜体内重金属含量均未超标，符合无公害蔬菜重金属含量标准(表1)。完成一个修复周期后，以土壤镉、锌、铜、铅全量降低量计算的修复效率分别为13.8％，8.7％，2.9％和1.5％；以土壤镉、锌、铜、铅有效态降低量计算的修复效率分别为50.7％，39.9％，43.1％和21.9％(见图1)。
表1试验蔬菜体内重金属含量(mg/kg)
| 蔬菜 | 镉 | 铅 | 汞 | 铬 | 砷 |
| 黄瓜 | 0.04 | 0.14 | nd | 0.11 | 0.08 |
| 白菜 | 0.05 | 0.18 | nd | 0.23 | 0.13 |
| 标准 | ≤0.05 | ≤0.2 | ≤0.01 | ≤0.5 | ≤0.5 |
Claims (3)
1.一种重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复方法，其特征在于包括以下步骤：
1)春季在被镉、铜、锌重金属污染的菜地土壤以间作方式种植东南景天和海州香薷，种植密度株距10-15cm，行距30cm，施用促进东南景天和海州香薷的根系生长的氮磷钾复合肥和有机肥，施用促进东南景天和海州香薷对重金属吸收的螯合剂；
2)定期收割东南景天，首次收割东南景天为生长3-4个月，以后每生长3个月或生长到30-40cm高度收割一次，收割时地上部留茎2-3cm高；10月份收获海州香薷；
3)海州香薷收获后栽种镉富集油菜，株距为15-20cm，次年4月份收获；
4)油菜收获后栽种黄瓜，株距为20-25cm，9月份黄瓜收获后种植白菜，白菜收获后种植海州香薷，完成一个修复周期；
5)将收割的东南景天和海州香薷转移到其它地方集中处理或进行资源化加工处理。
2.根据权利要求1所述的重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复方法，其特征是肥料用量按每亩施用氮磷钾复合肥20公斤，有机肥500公斤。
3.根据权利要求1或2所述的重金属中轻度污染菜地土壤的边生产边修复方法，其特征是施用的氮磷钾复合肥，按重量比为N∶P2O5∶K2O＝15∶15∶15。
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