CN102165889A

CN102165889A - 用于提高对Pb和As污染土壤修复能力的苎麻种植方法

Info

Publication number: CN102165889A
Application number: CN 201110025786
Authority: CN
Inventors: 揭雨成; 佘玮; 鲁雁伟; 邢虎成; 康万利; 朱守晶
Original assignee: Hunan Agricultural University
Current assignee: Hunan Agricultural University
Priority date: 2011-01-25
Filing date: 2011-01-25
Publication date: 2011-08-31

Abstract

本发明公开了一种用于提高苎麻对Pb和As污染土壤修复能力的种植方法：是采用苎麻与蜈蚣草间作，间作密度为苎麻种植密度为5蔸/m²，套作蜈蚣草120株/m²，苎麻品种为湘苎三号和中苎一号。本发明方法不仅提高了苎麻对Pb、As复合污染土壤的修复能力，同时能提高苎麻产量、收获蜈蚣草。一方面治理了土壤，另一方面满足了人们对苎麻的需求，在修复污染土壤的同时使经济效益最大化。

Description

用于提高对Pb和As污染土壤修复能力的苎麻种植方法

技术领域

本发明涉及一种苎麻的种植方法，用于提高苎麻对Pb和As复合污染土壤修复能力。

背景技术

苎麻为中国起源的一种经济作物，其种植面积和出口额均居世界第一。苎麻不仅能作为纺织原料，对Pb、As、Cd等重金属污染土壤具有较好的修复作用。随着经济的高速发展，人们对麻的需求不断增加，苎麻的产量有待提高，而人类活动诸如采矿，冶炼，加工，农业，及废弃物处置等所造成的土壤重金属污染日益加重，不仅导致土壤退化，降低农产品品质和产量，而且还通过直接接触、食物链等途径危及动物和人类健康。自1983 年美国科学家Chaney首次提出了利用某些能够积累重金属的植物清除土壤重金属污染的设想以来，很多植物被用于生态修复重金属污染土壤，达到污染治理与生态修复的目的。如何在提高苎麻产量同时提高苎麻对污染土壤的修复能力，尤其是提高对Pb和As污染土壤的修复能力，是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于提高对Pb和As污染土壤修复能力的苎麻种植方法，既能提高苎麻产量又能提高对Pb和As污染土壤的修复能力。

本发明提供的这种用于提高对Pb和As污染土壤修复能力的苎麻种植方法是在种植的苎麻中，间作蜈蚣草。

所述苎麻的品种为湘苎三号，其种植密度为4-5蔸/m²，套作蜈蚣草120株/m²。或者苎麻的品种为中苎一号，其种植密度为4-5蔸/ m²，套作蜈蚣草120株/m²。

苎麻是一种对铅、砷和镉等重金属有很好的积累能力的植物，能够生长在重金属污染严重的矿区，蜈蚣草也是一种As超积累植物，通过本发明方法苎麻与蜈蚣草间作后，一是对苎麻各部位Pb含量都有促进作用，有效提高了苎麻的Pb积累量，尤其是对“中苎一号”的积累量影响较大，全年积累量提高50%， “湘苎三号”全年积累量也提高了17%。如此有效提高了植物修复能力，按照本发明方法常年种植苎麻，将使土壤中的Pb和As不断被苎麻和蜈蚣草迁移出来，达到修复Pb、As污染土壤的目的。本发明方法通过间作的方式除了能提高植物修复能力外，还能有效提高苎麻的生物量，生物量的提高一方面提高了苎麻产量，另一方面进一步加大了对Pb的迁移量。最终使得本发明在利用间作方式提高植物修复土壤能力的同时还提高了苎麻的产量，同时收获了蜈蚣草。

具体实施方式

1 试验材料与方法

1.1 实验地点

环江毛南族自治县位于广西西北部、地处云贵高原东南缘，九万大山南麓，四周山岭绵延，中部偏南为丘陵，略呈高海拔为1693米，最低海拔为149米。环江属亚热带季风气候区，气候温和，雨水充沛、日照充足、冬无严寒、夏无酷暑、雨热同季、无霜期长。年均气温南邱陵一带为19.9°C,北部山区为了15.7°C；一月平均气温10.1°C，七月平均气温是28°C；历年最低气温为—5.2°C，无霜期290天，年均日照时数145.1小时。

1.2试验材料

选择湘苎三号（简称湘三）和中苎一号（简称中一）作为试验材料。 2008年7月移栽麻蔸，2008年10月下旬收获第一季破杆麻，2009年于6月中旬，8月中下旬和10月下旬正常收获3季麻。蜈蚣草品种选择由中科院地理所提供，收获第一季破杆麻之后种植，并于2009年6月和2009年10月随苎麻收获时间同时取样。

1.3试验方法

1.3.1小区设计

选择As、Pb污染土壤作为试验区，土壤疏松为宜。小区四周挖掘排水沟，小区实际种植面积40m²。设置2个品种4种种植方式，3次重复，共计24个小区：（1）湘三单作方式，种植密度5蔸/m²，套作蜈蚣草120株；（2）湘三间作密度减半方式，苎麻种植密度3蔸/ m²，套作蜈蚣草120株；（3）湘三间作密度正常方式，种植密度5蔸/m²，套作蜈蚣草120株（可以是湘苎三号的种植密度为4-5蔸/m²，套作蜈蚣草110-140株/m²。）；（4）中一单作方式，种植

密度5蔸/ m²，套作蜈蚣草120株；（5）中一间作密度减半方式，苎麻种植密度3蔸/ m²，套作蜈蚣草120株；（6）中一间作密度正常方式，苎麻种植密度5蔸/ m²，套作蜈蚣草120株；（7）蜈蚣草单作种植方式，种植蜈蚣草168株;小区设置了2个空地作为空白对照。小区土壤中的As含量平均值为30 mg/kg、Pb含量平均值为411.5 mg/kg，PH值为4.73，没有超过国家土壤三级标准，但远远超过全国土壤背景值的9.2 mg/kg和23.6 mg/kg。

1.3.2农艺性状测量及调查

于苎麻收获时间，每小区调查蔸数，有效株、无效株数，计算有效株率。每小区随机选取10株苎麻测量苎麻的株高、茎粗、皮厚。

1.3.3植物样品的采集及生物产量计算

苎麻样品按照五点取样法，每小区取5蔸长势具有代表性苎麻，按照叶、骨、麻壳、原麻和蔸分装。蜈蚣草样品同样采取5点取样法，每小区取5株蜈蚣草，分地上部和地下部分装。植物样品洗净后用去离子水冲洗，按茎、叶、壳和原麻分开，105℃杀青后于65℃恒温烘烤至完全干燥，烘干后称量干重，分别计算各部位含水量，并计算生物产量和经济产量。

1.3.4 土壤样品的采集

除去表层土壤，用铲子在切割的土面上根据采土深度30cm取上下一致的约1cm厚薄片，每小区按多点混合采样。

1.3.5样品处理测试与数据分析

土壤样品自然风干后碾碎、过100目筛备用。植物样品洗净后，分为茎、叶、皮、麻纤维和地下部、蜈蚣草样品分为地上部地下部，先于105℃杀青半小时，然后在65℃下烘干至恒重，研磨、过80目筛备用。土壤样品准确称取0.25g，用王水-高氯酸法消化；植物样品准确称取0.50g，用硝酸-双氧水法消化。原子吸收法测定重金属Pb含量，原子荧光法测定As含量。

2 结果与分析

2.1不同种植方式对苎麻生物产量的影响

从下表可以看出，2009年苎麻地上部生物量分布总趋势为叶>骨>壳>原麻。间作方式提高了苎麻叶的生物量，对原麻纤维生物量也有促进作用。间作正常小区地下部单蔸生物量减少，而间作减半小区地下部单蔸生物量增加。间作方式提高了地上部生物产量，其中湘三提高了7%，而中一提高了8%，而且两个品种均是间作正常小区地上生物量最高，湘三生物量要稍高与中一，其中湘三间作正常小区最高，每小区年平均生物量达到了12.173kg/m²。

表1 苎麻单蔸生物量平均分配表(干重，单位： g/蔸)

2.2 不同种植方式对苎麻农艺性状和经济产量的影响

全年产量最高为中一间作正常小区，亩产达到了126kg，湘三间作减半小区最低，仅79kg。湘三株高和有效株稍高，而有效株率中一反而稍高。间作方式产量较单作方式要高，湘三间作正常小区提高了6%，中一间作正常小区提高了11%。

表2 苎麻平均农艺性状与年产量

2.3 不同种植方式对蜈蚣草生物产量的影响

蜈蚣草单作方式长势优于间作方式，生物产量也高，其根本原因是间作方式缺少阳光与养料。蜈蚣草因为移栽较迟，越冬后生长缓慢，而4月的冰雹等气候原因导致了长势不甚理想，生物量相对较小。与苎麻的间作方式对蜈蚣草生物量影响较大，与苎麻营养和水分阳光的竞争是生物量减少的最大原因。而湘三间作减半种植方式下蜈蚣草生物量要高于湘三间作正常，中一正好相反。

表3 蜈蚣草农艺性状及生物产量

2.4 不同种植方式对苎麻吸收重金属的影响

2.4.1苎麻蜈蚣草间作对苎麻各部位Pb含量的影响

三季麻各部位Pb含量趋势一般为壳>骨>叶>原麻，其中湘三间作减半小区的原麻中含量要高于叶中含量。苎麻蜈蚣草间作对各部位Pb含量都有一个促进作用（除湘三间作减半叶含量），均高于单作方式下的各部位含量。

表4 苎麻各部位Pb平均含量(mg/kg)

2.4.2 苎麻蜈蚣草间作对苎麻各部位Pb富集量的影响

从下表可以看到，各种植方式的壳富集量相差不大，而叶和骨的含量区别较大。2009年苎麻总富集量湘三间作正常小区最高，其次是中一间作正常小区，湘三间作减半小区最低。而地下部富集量远高于地上部富集量。间作方式提高了Pb的富集量，其中间作方式对中一的富集量影响较大，全年富集量提高超过了50%，而湘三全年富集量提高仅为17%。

表5 各部位小区Pb总富集量（mg/m²）

2.4.3苎麻蜈蚣草间作对蜈蚣草Pb含量及富集量的影响

2009年6月第一次蜈蚣草取样分析，11月收获蜈蚣草。蜈蚣草单作种植方式Pb含量是最高。其中湘三间作正常小区迁移量要高于湘三间作减半，而种植在中一中的蜈蚣草相反，间作减半种植方式下较高。从下表可以看出，2009年蜈蚣草平均Pb含量同样是单作方式最高，其次是湘三间作正常小区，中一间作正常小区最低，地下部富集量高于地上部富集量。

表6 蜈蚣草重金属Pb平均含量及富集量

2.4.4苎麻蜈蚣草间作对苎麻各部位As含量的影响

As含量在三季麻体内分布总趋势是：叶>壳>骨>原麻，与2009年的各季别含量趋势基本一致。间作方式降低了苎麻As的富集量，其中中一的减幅较大，达到了13%。

表7 三季麻各部位As平均含量（mg/kg）

2.4.5苎麻蜈蚣草间作对苎麻As富集量的影响

各部位总富集量的趋势为：叶>壳>骨>原麻，其中2个品种的间作减半种植方式各部位含量都较低，产生的原因推测为气候干旱原因。2个品种地下部富集量都是间作减半>单作>间作正常，而地上部小区富集总量却是中一单作种植方式，湘三间作减半种植方式最低。

表8 各部位小区As总富集量（mg/m²）

2.4.6 苎麻蜈蚣草间作对蜈蚣草As含量及富集量的影响

从下表可以看出，蜈蚣草单作小区富集量最高，其次是中一间作减半小区，中一间作正常小区最低。间作方式中，湘三间作正常小区迁移量要高于湘三间作减半，而种植在中一中的蜈蚣草相反，间作减半小区下较高。2009年蜈蚣草总含量与平均含量基本相同，且湘三地下部富集量小于地上部，中一正好相反。

表9 蜈蚣草重金属As平均含量及富集量

3 结论

3.1 苎麻和蜈蚣草对Pb和As复合重金属污染具有较强耐性。所有实验小区的苎麻生长茂盛，未出现毒害现象。蜈蚣草对Pb、As复合重金属污染具有耐性，并能极大的富集As，但是在2种间作种植方式的小区生长较蜈蚣草单作为差，其主要原因是与苎麻水分营养和阳光的竞争导致。

3.2 实验结果表明苎麻蜈蚣草间作能提高苎麻的生物量，湘三间作正常方式为较湘三单作方式提高了6%，中一间作正常方式较中一单作方式提高了11%；苎麻蜈蚣草间作能提高苎麻的Pb富集能力，湘三间作的年富集量较湘三单作方式的年富集量17%，中一间作正常方式的年富集量较单作方式的年富集量提高50%；苎麻蜈蚣草间作降低了苎麻的As富集能力，湘三间作正常方式的年富集量较单作方式的年富集量降低了2.7%，而中一间作正常方式的年富集量较单作方式降低了17.3%。

3.3 由于苎麻主要利用其纤维作为纺织原料，不进入食物链，而且纤维中重金属含量不超标，因此，苎麻是一种利用重金属污染土壤的理想作物。考虑在当地的污染条件下Pb污染相对比较严重，选取湘三间作正常和中一间作正常种植方式进行土壤修复较为理想。

Claims

1.一种用于提高对Pb和As污染土壤修复能力的苎麻种植方法，其特征是在种植的苎麻中，间作蜈蚣草。

2.根据权利要求1所述的苎麻种植方法，其特征在于苎麻的品种为湘苎三号，其种植密度为4-5蔸/m²，套作蜈蚣草120株/m²。

3.根据权利要求1所述的苎麻种植方法，其特征在于苎麻的品种为中苎一号，其种植密度为4-5蔸/ m²，套作蜈蚣草120株/m²。