CN102989754A

CN102989754A - 一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法

Info

Publication number: CN102989754A
Application number: CN2012105569325A
Authority: CN
Inventors: 原海燕; 黄苏珍; 孙雨亮
Original assignee: Institute of Botany of CAS
Current assignee: Institute of Botany of CAS
Priority date: 2012-12-20
Filing date: 2012-12-20
Publication date: 2013-03-27

Abstract

本发明提供了一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法，属于污染环境的植物修复技术领域。具体地说是利用鸢尾属植物黄菖蒲并结合刈割措施加快对铜污染土壤修复的方法。方法：春季黄菖蒲地上部萌发后在铜污染的土壤上种植黄菖蒲，定植成活后分三次收割植株地上部，9月份最后一次收割后无需管理，根系自然越冬，翌年植株地上部萌发后相同时间重复上述过程。该方法通过多次刈割可显著提高鸢尾属植物黄菖蒲地上部生物量，使黄菖蒲地上部铜积累量增加31.2%，土壤铜总量去除率达48.9%。不仅操作简便、且能显著提高黄菖蒲的生长速度，增加黄菖蒲地上部铜提取量，加快鸢尾属植物黄菖蒲修复铜污染土壤的进程。

Description

一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法，属于污染环境的植物修复技术领域。

背景技术

近年来，随着工业化进程不断加剧，日益严重的重金属污染已成为全球共同关注的重大环境问题。铜是生物必需的营养元素，适量的铜对人和动植物都是有益的，但过量的铜对生物的生长发育造成危害。铜矿开发过程中产生的尾沙、矿石等不仅占用大量的土地，而且对其所堆积地及其周边环境产生严重破坏。此外，随着工农业生产的快速发展，铜的用途越来越广泛，用量不断增加，含铜污染物排放越来越多，对土壤环境的污染也逐渐显现出来。为了有效治理土壤铜污染，传统的物理化学方法如客土法、换土法、电化法、淋溶法、吸附法等作为一种应急预案治理措施虽取得了一定成效，但难免会破坏土壤结构造成二次污染，且具有工程量大、费用高、见效时间短等弊端，在实际应用中受到了限制。而近年来发展起来的植物修复技术以其修复成本低、对环境扰动少、无二次污染、方便应用等优势被认为是治理土壤重金属污染非常有前途的方法。植物修复技术是指用重金属超积累植物将重金属从土壤或水体中转移到可收获的植物的地上部分，通过收割地上部物质带走土壤中重金属的一种方法。但重金属超积累植物一般是重金属胁迫下长期诱导、驯化的一种适应性突变体，目前国内外发现的铜超积累植物很少，并且往往存在生长迟缓、生物量低，对气候条件要求严格，区域性分布较强，严格的适应性等缺陷，而绝大多数植物体内铜含量又非常低，仅为3～20μg·g^-1，因此，充分利用铜富集量较高、生物量大、分布广、栽培管理简单的植物结合各种调控措施增强其对污染土壤的修复能力，是加快我国土壤重金属污染植物修复的有效途径。

发明内容：

技术问题

本发明提供一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法，该方法操作简便、普及应用性强、土壤修复效果好。

技术方案

一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法，其特征在于：在含污染物铜的土壤上种植黄菖蒲，通过多次刈割达到黄菖蒲对铜污染土壤的修复效应。所述种植黄菖蒲是指春季黄菖蒲地上部萌发后将三年生以上黄菖蒲成年苗定植于铜污染土壤，种植株行距15cm×15cm，栽后浇一次透水；定植后分别于5月底、7月底、9月底收割植株地上部，留茬高度10cm，9月份最后一次收割后无需管理，根系自然越冬，翌年植株地上部萌发后相同时间重复上述过程，直至彻底除去土壤中超标的铜。所述铜污染土壤是指铜含量不超过600mg/kg的中、重度铜污染土壤。

有益效果

本发明提供了一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法。鸢尾属（Iris L.）植物黄菖蒲（Iris pseudacaorus L.）为多年生宿根草本花卉，具有适应性广、抗性强、生物量大、栽培管理粗放等特性，目前已被广泛应用于园林绿化、盐碱地改良和水土保持等方面。该方法通过在铜污染土壤上种植鸢尾属植物黄菖蒲并结合多次刈割措施可显著提高鸢尾属植物黄菖蒲地上部生物量，使黄菖蒲地上部铜积累量增加31.2%，土壤铜总量的去除率达48.9%。不仅操作简便、且能显著提高黄菖蒲的生长速度，增加黄菖蒲地上部铜提取量，加速鸢尾属植物黄菖蒲修复铜污染土壤的进程。

具体实施方式

以南京汤山九华山铜矿污染土壤修复实例为例：

实验区位于南京市江宁区汤山镇东北的九华山铜矿区（北纬31°4’~32°7’，东经118°22’~119°14’），该地属于北亚热带湿润性气候，土壤以黄棕壤为主。该矿是以铜矿为主，伴有铁、锌、硫等元素的多金属中级矿床。自1972年建矿以来，该矿在多年的生产过程中产生大量废水、废渣，对其周围的生态环境造成较大威胁。土壤基本理化性质：pH7.4，全氮含量0.01%，全钾含量75.6μg·g^-1，全磷含量3.8μg·g^-1，有机质含量0.63%，Cu含量597.87μg·g^-1。该地土壤瘠薄，植被稀少，仅有小飞蓬（Erigeron Canadensis）、具芒碎米莎草（Cyperus microiria）和节节草（Equisetum ramosissimum）零星分布，且长势较弱。

1、翻地施肥：汤山铜矿污染土壤中铜含量达597.87mg/kg，远远超过国家土壤环境质量(GB15618-1995)Ⅱ级标准（＜100mg/kg）要求，超出了保障农林业生产和植物正常生长的土壤临界值，为重度铜污染土壤。整地前施以商品有机肥，有机质含量≥30%，N、P、K总养分含量≥7%，其施加量为300～400kg/亩。

2、定植与田间管理：3月初将鸢尾属三年生以上成年苗定植于铜污染土壤，种植株行距15cm×15cm，栽后浇一次透水，之后根据田间缺水情况浇水，使土壤含水量保持在田间持水量的60～70%。

3、收获：定植后分别于5月底（3-5月为花芽发育和花期）、7月底（第一次刈割去除了花及果实，5-7月为叶的恢复生长期）、9月底（地上部进入休眠前，7-9月为叶片旺盛生长期）收割植株地上部，留茬高度10cm。9月份最后一次收割后无需管理，根系自然越冬，翌年植株地上部萌发后相同时间重复上述过程。

4、样品分析：叶片干质量测定：将收获的地上部分首先用自来水冲洗，再用用去离子水冲洗干净，吸水纸吸干表面水分，105℃下杀青2 h，然后在60℃下烘干至恒重后称量；植物样品铜含量测定：将烘干至恒重的植物样品用玛瑙研钵磨碎后充分混匀，用HNO₃∶HClO₄（V∶V=87∶13）混合液消煮提取，消化至近干加硝酸溶解，用体积分数为5% 的硝酸定容至20mL，用ICP-AES（Perkin Elmer 3300）测定Cu含量。

5、结果分析：

该方法通过在铜污染土壤上种植黄菖蒲并结合多次刈割措施可显著提高鸢尾属植物黄菖蒲地上部生物量，使黄菖蒲地上部铜积累量增加31.2%，土壤铜总量的去除率达48.9%（表1），翌年植株地上部萌发后相同时间继续刈割，直至将污染土壤中超标的铜完全去除。该方法不仅操作简便、且能显著提高黄菖蒲的生长速度，增加黄菖蒲地上部铜提取量，加速鸢尾属植物黄菖蒲修复铜污染土壤的进程。

表1 不同处理对黄菖蒲干质量、叶片铜积累量、根际土壤铜含量的影响

处理	叶片干质量（g/株）	叶片铜积累量（μg·g^-1）	根际土壤铜含量（μg·g^-1）
				未刈割	5.63±0.60	667.91±24	336.83±36.8
刈割	15.23±2.84	876.24±31	305.21±12.4

Claims

1.一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法，其特征在于：在含污染物铜的土壤上种植黄菖蒲，通过多次刈割达到黄菖蒲对铜污染土壤的修复效应。

2.根据权利要求1所述一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法，其特征在于：所述种植黄菖蒲是指春季黄菖蒲地上部萌发后将三年生以上黄菖蒲成年苗定植于铜污染土壤，种植株行距15cm×15cm，栽后浇一次透水；定植后分别于5月底、7月底、9月底收割植株地上部，留茬高度10cm，9月份最后一次收割后无需管理，根系自然越冬，翌年植株地上部萌发后相同时间重复上述过程，直至彻底除去土壤中超标的铜。

3.根据权利要求1或2所述一种利用鸢尾属植物并结合刈割措施强化修复铜污染土壤的方法，其特征在于：所述铜污染土壤是指铜含量不超过600mg/kg的中、重度铜污染土壤。