CN102941219A - 巨菌草在修复土壤重金属镉污染中的应用 - Google Patents

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张世熔
田玉珂
杨雪梅
徐小逊
李婷
黄成毅
蒲玉琳
李云
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Abstract

本发明公开了巨菌草在修复土壤重金属镉污染中的应用，每年春季将育好的狼尾草属植物巨菌草幼苗，高10-13cm，直接移栽于有镉重金属污染的土壤当中，株距25cm，行距30cm；每亩施用底肥量为纯氮10-12kg，五氧化二磷7-8kg，氧化钾7-7.5kg；植物栽培期，灌水量为每亩7-8.5m3，由于巨菌草后期生长高大的需要，每隔60天进行追肥：每亩纯氮4-5kg；待巨菌草生长100 -150天后，收割巨菌草地上部分，并留根发芽。巨菌草对重金属镉具有显著的富集特性，可以在有效利用镉污染的土壤的同时永久持续修复土壤重金属镉污染。

Description

巨菌草在修复土壤重金属镉污染中的应用
技术领域
本发明涉及环境中重金属污染的修复技术领域，尤其是一种狼尾草属植物巨菌草在修复土壤重金属镉污染中的应用。
背景技术
镉(Cd) 长时间普遍存在于土壤中，且其移动性较差、不易被生物降解，对植物产生毒害作用，经食物链传播将最终危害到人类健康。因此解决土壤重金属镉污染问题显得尤为的重要和迫切。
目前，植物修复技术因其成本较低、操作简单、不破坏土壤结构、不引起二次污染等优点，已成为一种可靠、较为安全且环保的土壤重金属修复技术。但该技术是以筛选对重金属有富集作用的植物为前提条件，这类被筛选出来的修复植物被分为富集植物和超富集植物。
镉的超富集植物有宝山堇菜、红慕菜、商陆、龙葵、豨莶等，但这些植物均存在植株矮小、生长缓慢等缺点。近年来，筛选出生物量大、繁殖能力快的富集植物成为植物修复技术的焦点，如专利CN102671930A就是选取巨桉这种植株高大、生长快速的富集植物，然而这种植物需在酸性土壤条件下才易生长，对土壤环境要求较高。又如专利CN102580989A选取的植物籽粒苋虽然其生物量大，但是修复污染土壤处理后采取灰化方式，污染空气影响环境，如能找到可作为造纸、纺织、发电等易于后处理的植物便可解决灰化处理带来的问题。
因此，筛选生物量大、环境适应范围广、繁殖能力强，且能兼具环境效益和经济效益，并便于工程适用的植物种质资源，以及研究其修复配套技术方案具有实用价值。
巨菌草生长迅速，一般种植4-5个月后，植株高度可达3-3.5米，亩产量可达2.5-3吨，其生命力旺盛，繁殖能力强，适应范围广，不需要特殊的种植生长环境。同时，它可作为生物能源用于发电和生产沼气，在修复土壤重金属镉污染时可获得环境效益和经济效益。
发明内容
发明人在从事重金属污染修复的研究工作中发现：禾本科狼尾草属植物巨菌草，对土壤环境中的镉重金属具有显著的耐性和富集特征。因此本发明的目的就是针对上述土壤重金属污染植物修复不足的问题，提供一种新的植物品种巨菌草在修复土壤重金属镉污染中的应用。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
巨菌草在修复土壤重金属镉污染中的应用，每年春季将育好的狼尾草属植物巨菌草幼苗，高10-13cm，直接移栽于有镉重金属污染的土壤当中，株距25cm，行距30cm；每亩施用底肥量为纯氮10-12kg，五氧化二磷7-8kg，氧化钾7-7.5kg；植物栽培期，灌水量为每亩7-8.5m3，由于巨菌草后期生长高大的需要，每隔60天进行追肥：每亩纯氮4-5kg；待巨菌草生长100 -150天后，收割巨菌草地上部分，并留根发芽，伐蔸高度为10-13cm，收割后，再每亩补施纯氮7-8kg，五氧化二磷4-5kg，氧化钾5-6kg，以便达到连续修复土壤重金属镉污染的目的。
现有技术相比，本发明的有益效果是：
发明人通过试验研究发现，巨菌草对重金属镉具有显著的富集特性，可以在有效利用镉污染的土壤的同时永久持续修复土壤重金属镉污染；利用巨菌草的根系发达的特点，可以稳定地表，防止重金属扩散；巨菌草植株高大、生长迅速、生物量大，且环境适应性强，可以利用先进的技术进行灰化、埋填、发电、生产沼气等处理，提取重金属；巨菌草作为生物质能源草，可以发电、生产沼气，易于植物修复后期处理，具有环境效益和经济效益双重功能；巨菌草种植技术简单，成本低廉。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
实施例1 盆栽胁迫试验
试验地点设在四川农业大学成都校盆栽场，采用盆栽模拟土壤重金属污染的方法，将禾本科狼尾草属植物巨菌草幼苗移栽于投加梯度浓度重金属镉污染过的盆栽土壤中。本试验于5月开始，移栽巨菌草幼苗为扦插于四川农业大学温江校区试验大棚的组培幼苗，每盆1株，4次重复。试验共设4个处理，分别为CK(不投加Cd)和5mg/kg(低)、120mg/kg(高)2个不同投加浓度试验，以固态投加分析纯重金属试剂CdCl2·2.5H2O，充分混匀，平衡放置四周后待用。巨菌草在网室大棚内栽培，管理方式与巨菌草一般管理相同。5个月后采收样品，测定巨菌草的生物量以及地上部分对重金属Cd的富集量。
试验结果如表1：
表1. 不同处理浓度下巨菌草对镉的富集特征
处理 地上部生物量(g) 根部富集量（mg/株） 地上部富集量（mg/株）
CK 173.66 0.01 0.01
低 187.39 0.12 0.35
高 86.92 0.78 4.01
表1结果表明，镉投加浓度为5mg kg-1的处理中，地上部生物量比对照还要高，表现出巨菌草对镉的强耐性。巨菌草体内的镉含量随着投入浓度的增加而增高，土壤重镉浓度达到120 mg kg-1时，巨菌草仍能生长，并且植株根部富集量达到0.78 mg/株,地上部重金属镉含有量达到4.02mg /株。因而，巨菌草对重金属镉具有较强的耐性和一定的富集能力，并且在120 mg kg-1浓度下，富集量达到了最大。
实施例2 小区土壤修复试验
试验地点为四川农业大学雅安校区教学科研农场小区，土壤采自四川省汉源县富泉铅锌矿区冶炼厂的尾矿废渣土，镉含量为63.04 mg/kg，具体作法为：在五月中旬将株高10-13cm的巨菌草幼苗种植于规模2m×2m×3m的池内，株距25cm，行距30cm；每亩施用底肥量为纯氮10-12kg，五氧化二磷7-8kg，氧化钾7-7.5kg；每隔60天进行追肥：每亩纯氮4-5kg；150天后收获所种巨菌草，并留根发芽，伐蔸高度为10-13cm，收割后，再每亩补施纯氮7-8kg，五氧化二磷4-5kg，氧化钾5-6kg；测得其地上部生物量为335.00g/株，地上部重金属镉含量为7.53mg/株，根部重金属镉含量为0.68mg/株。
综上所述，从巨菌草对镉的耐性和富集特征来看，巨菌草为镉的耐性和较强富集特征的植物，对镉污染土壤具有较强的修复能力，特别是可利用巨菌草为生物质能源草的特点，在实现环境效益的同时获得经济效益，修复土壤重金属镉污染和便于后期处理。
应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (1)

1.巨菌草在修复土壤重金属镉污染中的应用，其特征在于：每年春季将育好的狼尾草属植物巨菌草幼苗，高10-13cm，直接移栽于有镉重金属污染的土壤当中，株距25cm，行距30cm；每亩施用底肥量为纯氮10-12kg，五氧化二磷7-8kg，氧化钾7-7.5kg；植物栽培期，灌水量为每亩7-8.5m3，由于巨菌草后期生长高大的需要，每隔60天进行追肥：每亩纯氮4-5kg；待巨菌草生长100 -120天后，收割巨菌草地上部分，并留根发芽，伐蔸高度为10-13cm，收割后，再每亩补施纯氮7-8kg，五氧化二磷4-5kg，氧化钾5-6kg，以便达到连续修复土壤重金属镉污染的目的。
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