CN105750314B - 一种利用施肥与刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用施肥与连续刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法，该方法是将菊苣按其自然生长期种植在重金属镉污染土壤中，进行常规栽培，菊苣成熟后进行刈割，每次刈割后追加施肥，以提高菊苣对镉的富集能力达到去除土壤中过量镉的目的。菊苣在镉污染土壤中能正常地生长，未出现明显的毒害症状，不影响菊苣的产量；且因其地上部分生物量大，在其生长期能多次刈割以吸收积累大量的多种重金属，特别是对于重金属镉在植株中的含量明显高于土壤本底值，达到了富集的水平。本方法栽培较简单，管理费低，一次种植多次受益，菊苣经过简单脱毒处理后又能避免重金属重新进入食物链，可以在治理污染的同时得到不错的经济收入。

Description

一种利用施肥与刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能 力的方法
技术领域
本发明涉及污染环境的植物修复技术，是一种利用施肥与刈割技术增加经济作物菊苣以去除重金属污染土壤镉能力而达到修复土壤重金属污染的方法。
背景技术
纵观目前关于污染土壤生态修复的相关研究可见，虽然各方法或措施间的优化组合是目前污染土壤生态修复研究的重点，但相关研究主要是对各种修复方法组合方式的尝试。重金属污染土壤的植物修复(Pyhtoremetiation)是指通过植物系统及其根系移去、挥发或稳定土壤环境中的重金属污染物，或降低污染物中的重金属毒性，以期达到清除污染、修复或治理土壤为目的的一种技术。
根据植物修复的作用过程和机理，重金属污染土壤的植物修复技术可归为3种类型。目前，比较经典的重金属污染治理方法是工程措施，通过客土、换土和翻土的机械物理原理，来降低土壤中重金属含量，或采取一些改良措施，如添加改良剂、固化剂，抑制剂等降低土壤重金属的水溶性、迁移性以及有效性，使重金属固定在土壤中，以减轻其对生态环境的危害。前者往往投资昂贵，需用复杂的设备，难以应用于大规模污染土壤的改良，后者只是改变重金属的存在形态，暂时缓解重金属危害，处理效果常常不稳定。
超富集积植物能从土壤中富集高浓度的重金属，可用来修复土壤重金属污染。但传统意义上的超累积植物往往植株矮小、生长缓慢、生物量低、或者吸收的重金属向茎叶运输的比例不够大，这些特点使农田重金属修复的周期变得漫长；另外，这些植物多为野生植物，对生态气候条件有着严格的要求，区域性很强；且大多数不具有较好的经济效益等缺点，因而实际应用综合效果不大。
目前国内外都在对重金属污染土壤的修复技术进行研究。由于植物修复技术具有永久的治理效果、低廉的治理成本、简易的后期处理等优点，使其成为重金属污染治理的研究热点。而该技术对重金属修复效果的关键在于修复植物品种的选择和改良措施的应用。
菊苣是一种对重金属镉富集能力十分强的植物，丁园等人研究了镉对菊苣幼苗生长的影响，发现当镉浓度为20mg/L时，菊苣的生长受到抑制，差异极显著(p≤0.01)(丁园，刘继东，史蓉蓉等.镉对黑麦草和菊苣幼苗生长的影响[J].种子，2008，27(11):15-16.)。詹金熹等人2013年指出，当外源镉含量为20mg/L时，对菊苣幼苗生长和活性氧代谢无显著影响(詹金熹，陶宗娅，罗学刚等.菊苣幼苗对铯、镉的生理响应[J].农业环境科学学报，2013(5):902-909.)。方华为等人研究发现，蔬菜对土壤镉吸收能力按科属分类结果表明，土壤镉含量≤2.12mg/kg时，油麦菜、生菜、莴苣、芹菜、香菜和空心菜表现出高的风险性(方华为.不同品种蔬菜对镉的吸收及根系形态特征研究[D].华中农业大学，2011.)，表明菊苣在中低浓度镉污染土壤中对镉有较好的累积效果。马小松等人研究发现，当硒含量0.05-0.15mg/kg，处于缺硒临界值时，牧草的含镉量会上升(孙小松，夏先林，顾明等.几种多年生牧草冬春季节营养成分的含量变化[J].贵州农业科学，2011，39(6):135-137.)。
因而加强对污染土壤生态修复的相关研究，进一步充实、完善污染生态修复的理论内容，建立起污染生态修复的理论框架，应是目前的首要任务。
发明内容
本发明的目的是，针对上述现有技术的不足，提供一种利用施肥与刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法，以解决现有重金属污染土壤修复技术中植物存在的不能多次收割、季节限制、生长缓慢、地上部分生物量低、吸收积累重金属总量少、不具有较好的经济效益、实际应用综合效果不大等问题。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种利用施肥与刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法，该方法是将菊苣按其自然生长期种植在重金属镉污染土壤中，进行常规栽培，于生长期追加施肥1次，菊苣成熟后进行刈割，一年内共刈割4-6次，每次刈割后追加施肥1次，以提高菊苣对镉的富集能力，达到去除土壤中过量镉的目的；其中，追施的肥料为硫酸铵与磷酸二氢钾按重量比1：1混合的混合肥，以水溶态的形式加入。
所述种植在重金属镉污染土壤中的菊苣是一种对重金属有超耐性的植物，对重金属尤其是镉有超强的富集能力。
所述菊苣在重金属镉污染地区进行野外大田种植，选择土层深松的适应土地，按常规方法施入肥料及其他常规田间管理，每次刈割后适量追肥，做好苗期防冻措施、后续的病虫害管理、以及田间墒情管理。
所述菊苣在4月中旬于重金属镉污染地区进行野外大田种植，在镉污染土壤中种植的菊苣于植株地上高度达到30cm便可刈割，此后间隔15-20天刈割一次，直至入冬，第二年春夏季菊苣植株地上高度达到30cm便可再次刈割。该菊苣品种为将军菊苣。所述将军菊苣在重金属复合污染土壤中均正常生长，按照高产田块的管理方式去管理，亩产可达1.5万多公斤，菊苣耐旱力强，对土壤要求不严，各类地质均可种植。
本发明中菊苣生产量大，世界各地均有栽培。经试验表明，菊苣对重金属镉有很强的耐性和富集能力，且镉主要富集在菊苣叶中，其菊苣在成熟期时其地上部分的镉含量随着刈割次数的增加逐渐降低，而菊苣地下部分的镉含量随刈割时间累积和刈割次数的增长呈递增趋势。本发明充分利用菊苣对重金属镉的这一富集特性，及其菊苣具有再生的特性，将其种植在重金属镉污染的地区，通过施肥，促进吸收积累土壤中的重金属，菊苣成熟后通过收割加工菊苣，来提取土壤中的重金属，从而达到降低污染土壤中重金属含量的目的。
本发明的有益效果是：发明人通过试验研究发现，菊苣对镉具有显著的富集特性，能在重金属复合污染的土壤中正常生长，且能够多次刈割，而且再生的菊苣叶对镉仍然呈现超富集特性。本发明正是利用菊苣对重金属的这一耐性和富集特征，将其直接种植于重金属镉污染的地区，通过对成熟植株的收获和处理，以达到修复重金属镉污染土壤的目的。由于菊苣对土壤的适应性强，生长旺盛，地上部分发达，生物量大，栽培较简单，管理费低，一次种植能多次收获，生长范围较广，可广泛栽种。菊苣作为常规牧草有很高的经济价值，经过简单脱毒处理后又能避免重金属重新进入食物链，可以在治理污染的同时得到不错的经济收入。无论从生态学角度，还是从经济学角度都将具有重要的现实意义。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明做进一步详细描述，但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施列。
实施例1污染矿区土壤修复试验
试验地点为湖南郴州矿区受重金属污染的农田，该农田土壤的重金属镉浓度为1.44mg/kg，其中有效态镉含量为0.73mg/kg。
具体作法为：4月下旬将菊苣在重金属复合污染地区进行野外大田播种，试验品种为将军菊苣。选择土层深松的适应土地，种子直播，进行常规的耕地、施肥，将菊苣直播在污染土壤中，做好苗期防冻措施、后续的病虫害管理、以及田间墒情管理，于生长期追肥1次，每年春夏季可割4-6次，每次刈割后追施肥1次，同时，还要做好中耕除草工作。其中，追施的肥料有二种处理方式：NH4Cl+KH2PO4、及(NH4)2SO4+NH4NO3+KH2PO4，见下表1，以水溶态形式加入，能降低土壤pH值，增加水溶态镉含量，从而提高土壤镉活性。菊苣于植株地上高度达到30cm便可刈割，刈割高度为5-6cm，一般每隔15-20天可剥叶或刈割一次，剥叶时每次不能剥得太多，至少要留8片叶，如不能刈割是不能将菜心割掉，应留下3-6厘米高的茬，以利再生。每次刈割后测定菊苣中镉含量并计算富集系数。
表1菊苣种植时大田追肥处理表
处理 追肥方案
处理1 氯化铵+磷酸二氢钾(按重量比1：1混合)
处理2 硫酸铵+磷酸二氢钾(按重量比1：1混合)
试验结果如下：
参见表2，可见重金属镉在菊苣中的积累情况。菊苣对重金属污染土壤中镉的富集作用是非常明显的。其中，地上部分的镉含量随着刈割次数的增加而减少，苗期菊苣就表现出对镉不错的富集能力。成熟期菊苣地上部分的镉含量非常高，但随着刈割次数的增加，镉含量逐渐降低，第四次刈割时菊苣地上部分的镉含量最低，但超过了土壤本底值1.44mg/kg。菊苣的地下部分镉含量随刈割时间累积和刈割次数的增长呈递增趋势。表明：菊苣对镉的积累能力非常显著。
表2两种追肥处理下菊苣对镉的吸收累积含量
由表3可见，菊苣对镉的单株提取能力非常强，处理1中菊苣一个生长季可以从轻中度镉污染土壤中提取镉高达1.24mg，其中地上部分提取0.71mg，地下部分提取0.53mg。处理2中菊苣的提取效果比处理1更高。尽管菊苣地上部分的镉累积能力、富集系数和转运系数都随着刈割次数的增加而递减，但由于菊苣生长迅速，地上生物量大，成熟期菊苣每隔20d左右可刈割一次，因此可累积提取大量的镉。可见菊苣非常适宜在重金属镉污染区种植。
表3两种追肥处理下菊苣对镉的单株提取总量表
地下部分 地上部分 总量
处理一 0.53 0.71 1.24
处理二 0.60 0.81 1.41
同时，由表3可知，在土壤镉背景值为1.44mg/kg的土壤中种植菊苣，处理2的表现好于处理1，即在更大程度上能提高土壤镉活性，促进了菊苣对土壤中镉的吸收。
综合以上结果表明：
1.菊苣对镉有非常强的富集效果。
2.多次刈割的种植方式加大了菊苣对重金属镉的吸收积累能力。
3.硫酸铵+磷酸氢二钾的追肥模式加大了菊苣对土壤重金属镉的实际修复效果。
4.本修复方法中菊苣长势非常好，一年可割4-6次，亩产可达1.5万多公斤。菊苣生物量大，能够带走的重金属量也很大，经过重金属镉脱毒处理后可以达到食品安全的标准，经济效益很高。因此，采用菊苣在重金属镉修复和经济效益方面均能取得令人瞩目的效果。

Claims (4)

1.一种利用施肥与连续刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法，其特征在于：该方法是将菊苣按其自然生长期种植在重金属镉污染土壤中，进行常规栽培，于生长期追加施肥1次，菊苣成熟后进行刈割，一年内共刈割4-6次，每次刈割后追加施肥1次，以提高菊苣对镉的富集能力，达到去除土壤中过量镉的目的；其中，追施的肥料为硫酸铵与磷酸二氢钾按重量比1：1混合的混合肥，以水溶态的形式加入；该菊苣为将军菊苣。
2.如权利要求1所述的一种利用施肥与刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法，其特征在于：所述菊苣在4月中旬于重金属镉污染地区进行野外大田种植，菊苣于植株地上高度达到30cm开始刈割，此后每隔15-20天刈割一次。
3.如权利要求2所述的一种利用施肥与刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法，其特征在于：所述菊苣在成熟期时其地上部分的镉含量随着刈割次数的增加逐渐降低，而菊苣地下部分的镉含量随刈割时间累积和刈割次数的增长呈递增趋势。
4.如权利要求1所述的一种利用施肥与刈割技术增加菊苣去除重金属污染土壤镉能力的方法，其特征在于：所述将军菊苣在重金属复合污染土壤中正常生长，按照高产田块的管理方式去管理，亩产达1.5万公斤。
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CN108480377B (zh) * 2018-05-04 2021-02-23 湖南农业大学 一种利用甜叶菊修复重金属污染土壤的方法
CN108787724A (zh) * 2018-08-09 2018-11-13 湖南农业大学 一种修复镉污染土壤的组合植物修复方法
CN109174936B (zh) * 2018-09-28 2021-01-29 湖南农业大学 一种利用牧草桂牧一号修复镉污染农田土壤的方法
CN110026418A (zh) * 2019-04-10 2019-07-19 浙江大学 一种利用富集植物裸柱菊修复重金属镉污染土壤的方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1225321C (zh) * 2002-07-05 2005-11-02 束文圣 堇菜在修复受铅、 镉污染的土壤或水体中的用途
CN102580989B (zh) * 2012-03-01 2013-07-03 四川农业大学 Apam在加强籽粒苋修复重金属镉污染土壤中的应用
CN102826925B (zh) * 2012-08-30 2014-06-18 中国农业大学 一种促进镉污染土壤植物修复的根际调控剂及其施用方法
CN104070062A (zh) * 2013-03-29 2014-10-01 天津地冠科技有限公司 一种重金属污染土壤的微生物原位修复方法
CN104772327A (zh) * 2015-03-07 2015-07-15 湖南农业大学 一种利用油菜—油葵轮作技术修复土壤重金属污染的方法

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