CN103521511A - 利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法，涉及重金属污染土壤生态恢复技术领域。本方法是：①耐镉狗牙根的筛选；②生态修复镉污染土壤的方法；③养护管理。本发明利用梯度浓度镉胁迫处理筛选获得的耐镉狗牙根来生态修复镉污染土壤，可快速覆盖裸露地表，有效解决了镉污染地的生态绿化问题，同时通过剪草可实现连续提取、去除土壤中镉的目的，易于推广应用，既满足了绿化的要求，同时有效降低了镉的面源污染，具有良好的社会效益和环境效益。

Description

利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤生态恢复技术领域，尤其涉及一种利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法。

背景技术

镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重。我国约有1.4×10⁶hm²耕地受到不同程度镉污染，涉及11个省市的25个地区，严重影响了农田土壤、水体的可持续利用和农畜产品的安全。如何有效治理镉污染，修复生态环境，是全社会高度关注的一个问题。

土壤镉污染对环境产生危害的途径主要有：①通过雨水淋溶向下渗透，进而导致地下水污染；②镉污染土壤裸露，通过土壤颗粒物等形式直接或间接地为人或动物所吸收；③外界环境条件变化如酸雨、施加某些土壤添加剂等因素提高土壤中镉的生物可利用性，使镉易被植物吸收利用而进入食物链，对食物链上的生物产生毒害。

传统的污染土壤修复方法有客土法、化学冲洗法、电化学法等。近年来，利用植物来原位修复污染土壤的植物修复技术具有投资少、不破坏场地结构、不引起地下水二次污染等优点，被公认为是一种可靠的和环境友好的技术。

植物修复的方式有：

①植物提取：富集能力强的植物通过吸收转运，将重金属富集于可收割部位；

②植物转化：在植物根部或其他部位通过新陈代谢作用将重金属转化为无害的形态；

③植物挥发：利用植物的生理活动来促使重金属转化为可挥发形态，进而从土壤和植物表面逸出；

④植物固定：利用植物活动来降低重金属活动性，使其不被生物所利用；

⑤植物促进：植物本身不吸收重金属，但植物的根系分泌物如氨基酸、糖、酶等物质可促进根系周围土壤的微生物的活性和生化反应，有利于重金属的释放和微生物的吸收。

目前，植物修复技术也存在一些不尽人意之处，如修复植物生长速度慢，生物量低，修复时间长，一些修复植物容易将重金属带入食物链，对食品安全及人类健康有潜在的威胁；一些重金属污染地区边坡等特殊区域，由于自身土壤环境及地势的特殊性，不适宜种植作物等。随着人类生产水平和科学技术的不断进步以及艺术的相互交流和渗透，草坪绿化的需求在不断扩大。草坪草在大气污染防治与检测方面有很多实际应用，尤其是，草坪草通过光合作用，吸收人口密集区空气中的二氧化碳，放出大量氧气，从而使空气保持新鲜。草坪绿地被称为“城市之肺”，或“城市绿宝石”。从我国丰富的草坪草种质资源中筛选出可用于重金属污染土壤生态恢复的植物，具有较高的生态效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的就在于克服现有技术存在的缺点和不足，提供了一种利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法，可有效应用于镉污染土壤的生态恢复。作为镉污染地的优势植物之一，狗牙根在我国具有丰富的野生种质资源，由其形成的枯草层，可增大降水的地表径流，减少镉的面源污染。同时，狗牙根不进入食物链，可减少对人体的危害，在土壤修复的同时，还能美化环境。此技术为镉污染土壤的生态恢复提供了一条新途径。

本发明的目的是这样实现的：

1、基本思路

    对收集的野生狗牙根种质资源进行耐镉筛选，利用模糊数学中的隶属函数法，确定耐镉性最强的狗牙根，采用根茎繁殖的方式即可大面积应用于镉污染地的绿化。

2、本方法包括下列步骤：

①耐镉狗牙根的筛选； 

②生态修复镉污染土壤的方法；

③养护管理。

本发明具有下列优点和积极效果：

①我国野生狗牙根种质资源相当丰富、潜力巨大，可筛选出适宜不同区域的耐镉材料；

②在镉污染土壤修复的同时能够美化环境，一举两得；

③狗牙根属于草坪绿化植物，不进入食物链，可减少对人体的危害；

④狗牙根是作为镉污染地的优势植物之一，对镉污染土壤适应性强；

⑤狗牙根形成的枯草层，可增大降水的地表径流，减少面源污染。

    总之，本发明利用梯度浓度镉胁迫处理筛选获得的耐镉狗牙根来生态修复镉污染土壤，可快速覆盖裸露地表，有效解决了镉污染地的生态绿化问题，同时通过剪草可实现连续提取、去除土壤中镉的目的，易于推广应用，既满足了绿化的要求，同时有效降低了镉的面源污染，具有良好的社会效益和环境效益。

具体实施方式

下面结合实施例详细说明：

一、方法

①耐镉狗牙根的筛选

选取中科院武汉植物园草坪种质资源圃保存的来源于全国各地的野生狗牙根材料195份，在温室可控条件下（28℃，30000Lux，光照时间14h），1/2Hoagland营养液水培2个月，待根系和冠层基本建成，各种质材料生长一致时，进行梯度浓度镉胁迫处理（CdSO₄处理液用1/2Hoagland营养液配置），梯度浓度从0.2mM开始，每次增加0.1mM直至1.5mM，每周对草坪质量进行打分（9分制，6分为可接受草坪质量），测定冠层生长速率及光化学效率（Fv/Fm），采用模糊数学中隶属函数法，评价狗牙根的耐镉能力，根据评价结果，筛选获得耐镉狗牙根材料。

②生态修复镉污染土壤的方法

A、去除镉污染地土壤表层的大石块、树枝等杂物；

B、撒施底肥，翻耕土壤（1-3cm即可）并耙平；

C、将狗牙根采用根茎繁殖、草种撒播或草皮铺植的方法进行种植

草茎繁殖：将耐镉狗牙根根茎均匀撒于表面，用根茎压植机将根茎压入土壤，

使其与土壤充分接触，然后浇足水分，喷施狗牙根专用封闭性除草剂；

种子撒播：播种前先浇水浸地，保持土壤湿润，稍干后将表层土耙细耙平，

然后进行撒播，均匀覆土3～5mm后喷水，然后喷施芽前除草剂，最后覆盖无纺布以保持湿度；

铺植草皮：对于坡面较大，无法采用根茎繁殖的区域，可采用直接铺草皮的方法；

D、成坪前尤要注意水分供应，待草坪建成后，可适当降低灌溉次数；

③养护管理

A、狗牙根高度长至6cm时第一次剪草，剪草遵循1/3原则，留茬高度为2-4cm，剪草次数依据狗牙根生长状况而定；

B、追肥主要在初夏和仲夏进行，肥料以N、P、K肥为主，N：P：K=1：2：2，施用量为0.49kg N/100m²为宜；

C、需要注意的是在秋末气温降低时，可施一次复合肥，在春季狗牙根返青时，浇返青水，以提高狗牙根的绿期，增强其观赏价值。

二、实施例

实施例1：

将耐镉狗牙根（BD242）种植于装有未受镉污染土壤的塑料盆中，用1.5mM CdSO₄(由1/2Hoagland营养液配置)溶液浇灌至土壤镉浓度达到120mg/kg，在可控条件下（30℃）培养2个月，期间每周测定狗牙根的生长速率、草坪质量。培养结束后，将狗牙根取出，自来水冲洗根部，再用超纯水漂洗，吸水纸吸干水分。将整个植株分成地上部和地下部，分别称重，然后105℃杀青，70℃烘干至恒重，采用湿灰化法测定植物体内镉含量。取盆栽土壤，测定土壤中有效态镉含量。结果发现，与未种狗牙根的土壤相比，种植有狗牙根的土壤中有效镉含量显著降低。对狗牙根体内镉含量的分析表明，根部镉含量为621.52mg/kg，地上茎叶镉含量分别为129.46mg/kg和72.51mg/kg。狗牙根生长速率虽然受到抑制，但仍具有较高的草坪质量（7分，0-9分制），表现出较好的生长状况。 

实施例2：

试验时间：2013年5月份；试验地点：武汉。

取湖南株洲镉污染地土壤（镉含量106.13mg/kg）置于水泥池中（长×宽×高=2m×1m×1m），按0.49kg/m²氮含量计混入复合肥（N：P：K=1:2：2）。将耐镉狗牙根（BD242）草茎（1:3）均匀撒于表面，用木片将草茎压入土中，浇足水，喷施狗牙根专用封闭除草剂，四次重复。依据实际生产进行田间管理，定期浇水，并追肥。结果表明，狗牙根在25-30天即可成坪。对狗牙根体内镉含量分析表明，根部镉含量为540.22mg/kg，地上茎叶镉含量分别为113.52mg/kg和63.81mg/kg。草坪质量为7.5分（0-9分制）。

Claims (4)

1.一种利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法，其特征在于：

①耐镉狗牙根的筛选； 

②生态修复镉污染土壤的方法；

③养护管理。

2.按权利要求1所述的一种利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法，其特征在于步骤①：

选取中科院武汉植物园草坪种质资源圃保存的来源于全国各地的野生狗牙根材料195份，在温室可控条件下，1/2Hoagland营养液水培2个月，待根系和冠层基本建成，各种质材料生长一致时，进行梯度浓度镉胁迫处理，梯度浓度从0.2mM开始，每次增加0.1mM直至1.5mM，每周对草坪质量进行打分，测定冠层生长速率及光化学效率，采用模糊数学中隶属函数法，评价狗牙根的耐镉能力，根据评价结果，筛选获得耐镉狗牙根材料。

3.按权利要求1所述的一种利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法，其特征在于步骤②：

A、去除镉污染地土壤表层的大石块、树枝等杂物；

B、撒施底肥，翻耕土壤并耙平；

C、将狗牙根采用根茎繁殖、草种撒播或草皮铺植的方法进行种植：

草茎繁殖：将耐镉狗牙根根茎均匀撒于表面，用根茎压植机将根茎压入土壤，

使其与土壤充分接触，然后浇足水分，喷施狗牙根专用封闭性除草剂；

种子撒播：播种前先浇水浸地，保持土壤湿润，稍干后将表层土耙细耙平，

然后进行撒播，均匀覆土3-5mm后喷水，然后喷施芽前除草剂，最后覆盖无纺布以保持湿度；

铺植草皮：对于坡面较大，无法采用根茎繁殖的区域，可采用直接铺草皮的

方法；

D、成坪前尤要注意水分供应，待草坪建成后，可适当降低灌溉次数。

4.按权利要求1所述的一种利用草坪草生态修复镉污染土壤的方法，其特征在于步骤③：

A、狗牙根高度长至6cm时第一次剪草，剪草遵循1/3原则，留茬高度为2-4cm，剪草次数依据狗牙根生长状况而定；

B、追肥主要在初夏和仲夏进行，肥料以N、P、K肥为主，N：P：K=1：2：2，施用量为0.49kg N/100m²为宜；

C、需要注意的是在秋末气温降低时，可施一次复合肥，在春季狗牙根返青时，浇返青水，以提高狗牙根的绿期，增强其观赏价值。