CN103785678A

CN103785678A - 一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法

Info

Publication number: CN103785678A
Application number: CN201410037170.7A
Authority: CN
Inventors: 陈苏; 陈宁; 晁雷; 孙丽娜; 张倩; 刘芹
Original assignee: Shenyang University
Current assignee: Shenyang University
Priority date: 2014-01-26
Filing date: 2014-01-26
Publication date: 2014-05-14

Abstract

一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，涉及一种修复污染土壤的方法，该方法是在待修复的镉污染土壤中施入氮肥，氮肥的施用形式为硫酸铵、尿素、氯化铵中的一种，氮肥施加量为0.1g/kgN，氮肥施加量中每千克土壤是以0-20厘米厚度土层的土壤重量计算的。氮肥以液体形式或固体形式均匀施入土壤中，然后种植叶用红菾菜，叶用红菾菜可以采用经消毒后的种子直接播种的方式，本发明可以提高修复植物的生物量，增加叶用红菾菜对镉的吸收和富集量，从而强化叶用红菾菜对镉污染土壤的修复效果，提高植物修复的效率。本发明具有修复成本低廉、操作性强、环境风险小、无二次污染等优点，并且在治理污染土壤的同时兼具美化环境的效果。

Description

一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及一种修复污染土壤的方法，特别是涉及一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法。

背景技术

工业发展、矿业开发、污水灌溉和污泥施用等人类活动所导致的土壤重金属污染及其生态安全问题日趋严重。土壤重金属污染不但导致粮食的减产，而且通过植物吸收进入食物链进而危害人类的生命和健康，同时污染土壤中的重金属作为潜在的二次污染源，很可能会通过径流、淋滤而污染地表水和地下水。重金属污染土壤的修复技术包括物理、化学和生物等方法，其中物理方法实施工程量大、投资费用高，并且还要对换出的污土进行堆放或处理；化学方法耗资巨大，还存在二次污染的问题；因此，目前国际上研究的热点集中在具有安全、廉价、绿色等特点的植物修复技术研究。植物修复技术是以植物耐受和富集某种或某些有机或无机污染物为基础，利用植物吸收累积和植物根际过滤等过程，清除环境中污染物的一种环境污染治理技术。但是用于修复的超积累植物通常生长缓慢，植株矮小，地上部分生物量小，限制了植物修复技术的大规模应用。施肥作为农业生产中一项最普遍也是最重要的农艺措施，是土壤-植物系统中不可缺少的因素之一，肥料的施用对植物的生长代谢有着广泛的影响。重金属污染土壤的植物修复是一个系统工程，单一的植物修复技术较难达到预期效果。因而，行之有效的方式是以植物修复为主，辅以必要的施肥强化措施，增加重金属的生物有效性，促进植物的生长和吸收，从而提高植物修复的综合效率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，采用的叶用红菾菜（Beta vulgaris var.cicla L.），又称红牛皮菜对镉的耐性和富集能力强的特点，利用农艺措施调控，施入氮肥，治理污染土壤，具有工程量小、成本低，易操作的特点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，所述方法包括如下过程：

在待修复的镉污染土壤中施入氮肥，施用形式为硫酸铵、尿素、氯化铵中的一种，其施加量为0.1 g/kg N，氮肥以液体形式或固体形式均匀施入土壤中，接着种植叶用红菾菜，待植物生长至一定时期后收获植物，将植物从土壤中整体移除修复镉污染土壤；其植物叶用红菾菜采用经消毒后的种子直接播种的方式，或采用先育苗后移栽的方式种植；如采用先育苗后移栽的种植方式，需要待植物长出4-6片真叶时进行移栽；叶用红菾菜采用室外栽培，定期浇水，使其土壤含水量维持田间持水量的60-70%；待叶用红菾菜生长至一定时期，将植物从土壤中整体移除，再多次反复种植该植物，直至土壤中的镉达到土壤环境安全标准。

所述的一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，所述氮肥于污染土壤中的施用量0.1 g/kg N，其中每千克土壤是以0-20厘米厚度土层的土壤重量计算的。

本发明的优点与效果是：

1.本发明所采用的叶用红菾菜（Beta vulgaris var.cicla L.），又称红牛皮菜，植株生长强健，栽培适宜性强，叶片、叶柄为紫红色或鲜红色，具有良好的观赏价值；同时对镉的耐性和富集能力强。在修复镉污染土壤的同时兼具美化环境的作用，具有良好的环境效益。

2.本发明利用农艺措施调控，施入氮肥，施用形式为硫酸铵、尿素、氯化铵中的一种，与传统的污染土壤治理方法相比，具有工程量小、成本低，易操作的优点，促进植物生长，提高植物抗逆性及植物修复效率，具有良好的经济和社会效益。

附图说明

图1为本发明氮肥处理下叶用红菾菜地上部、根部及总干重（mg pot^-1）示意图；

图2为氮肥处理下叶用红菾菜地上部及根部Cd浓度（mg kg^-1）示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

在待修复的镉污染土壤中施入氮肥，施用形式为硫酸铵、尿素、氯化铵中的一种，氮肥的施加量为0.1 g/kg N，其中每千克土壤是指以0-20厘米厚度土层的土壤重量计算的。氮肥以液体形式或固体形式均匀施入土壤中，接着种植叶用红菾菜，叶用红菾菜可以采用经消毒后的种子直接播种的方式，也可采用先育苗后移栽的方式种植。如采用先育苗后移栽的种植方式，需要待植物长出4-6片真叶时进行移栽。

所种植的叶用红菾菜采用室外栽培，定期浇水，使其土壤含水量维持田间持水量的60-70%。待叶用红菾菜生长至一定时期，将植物从土壤中整体移除，再多次反复种植该植物，直至土壤中的镉达到土壤环境安全标准。

实施例1：

盆栽实验土壤采自中国科学院沈阳生态站内无污染区的表层（0-20cm）土壤，土壤类型为草甸棕壤，其基本理化性质为：pH值6.5，有机质含量15.5 g kg–1，总Cd含量0.12 mg kg–1，土壤机械组成砂粒21.4%、粉粒46.5%、粘粒32.1%。采用上述土壤自制镉的人工污染土壤，土壤自然风干后，过2 mm筛，以CdCl2 2.5H2O形式拌入污染物，使得土壤中Cd浓度为20 mg kg–1。平衡2周后，混合均匀装入塑料花盆中，每盆装入土1.0 kg。

氮肥调控：每盆播种8粒已消毒的叶用红菾菜种子，待种子发芽10天后，每盆保苗4株，氮肥采用3种形式：硫酸铵、尿素、氯化铵，分别记作：N1、N2和N3处理，氮肥用量为0.1 g/kg N；同时设置不施氮肥的对照处理CK20。

植物每日用去离子水浇灌并保持60%田间持水量，2个月后收获植物。植物样品用去离子水冲洗干净后分为地上部和根部两部分。植物样品在烘箱中70℃烘至恒重后称量干重并记录。烘干的植物研磨后储存待用。植物样品采用HNO3-HClO4法消煮后用原子吸收分光光度计测定镉含量。

试验结果如下：

① 氮肥对叶用红菾菜生物量的影响

图1为氮肥对叶用红菾菜根部、地上部及总干重的影响。由图1可知，与对照处理CK20相比较，3种氮肥处理均不同程度促进了叶用红菾菜根部和地上部的生长、提高了叶用红菾菜总生物量。N2处理显著（p<0.05）提高了叶用红菾菜根部、地上部生物量；就总生物量而言，N2、N3这2种处理对叶用红菾菜总干重的促进作用最为显著（p<0.05）。

②氮肥对叶用红菾菜富集特性的影响

图2为氮肥处理下叶用红菾菜地上部及根部Cd的浓度，由图2可知，氮肥促进了叶用红菾菜地上部和根部对镉的吸收，与对照CK20相比，3种氮肥处理均显著（p<0.05）提高了叶用红菾菜根部Cd浓度；而N1、N3这2种处理显著（p<0.05）提高了叶用红菾菜地上部Cd浓度。表1为氮肥处理下叶用红菾菜Cd的总吸收量及转移系数TF值。由表1可知，3种氮肥处理均不同程度降低了叶用红菾菜的转移系数TF，但显著（p<0.05）促进了叶用红菾菜对镉的总吸收量。与不施氮肥的对照处理相比，施用硫酸铵、尿素、氯化铵这3种氮肥，使得叶用红菾菜的总吸收量与对照处理相比，分别提高了38.27%、75.5%和59.18%。

表1 氮肥处理下叶用红菾菜Cd的总吸收量及TF值

不同处理 Cd总吸收量（mg pot-1） TF；

CK20 0.196±0.014c 1.75

N1 0.271±0.022b 1.22

N2 0.344±0.033a 1.31

N3 0.312±0.031ab 1.50。

Claims

1.一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，其特征在于，所述方法包括如下过程：

2.根据权利要求1所述的一种利用氮肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，其特征在于，所述氮肥于污染土壤中的施用量0.1 g/kg N，其中每千克土壤是以0-20厘米厚度土层的土壤重量计算的。