CN106914480A

CN106914480A - 一种组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法

Info

Publication number: CN106914480A
Application number: CN201710328675.2A
Authority: CN
Inventors: 郭红岩; 王国兵; 张庆泉; 王保松; 艾弗逊; 杜文超; 何旭东; 尹颖
Original assignee: Nanjing University
Current assignee: Nanjing University
Priority date: 2017-05-11
Filing date: 2017-05-11
Publication date: 2017-07-04

Abstract

本发明公开一种组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法，综合考虑修复效果、景观和经济效益，将不同种绿化植物（乔木、灌木）进行有效的配置组合种植于重金属污染土壤，种植2‑3年后，将富集金属的植物连根拔起，即对重金属污染土壤的修复，本发明获得绿化植物组合修复技术操作简单，可实现边生产边修复，具有极高的推广应用价值。

Description

一种组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及污染土壤修复植物修复领域，特别是一种组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法。

背景技术

土壤是农业发展的基本物种基础，土壤问题关系到食品安全，关系到社会经济的可持续发展。根据《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境质量总体堪忧，全国土壤总的超标率为 16.1%，耕地污染更为严重，超标率为19.4%，其中以重金属污染为主，尤其是镉污染。过去几十年，因环境标准和法律的不健全，大量冶炼、选矿等工业产生大量重金属流入环境。随着污水灌溉、不合理施肥、大气沉降等原因，导致大量的农田污染。传统的物理化学方法，费时费力，而且成本高昂，不适于大面积污染土壤的修复。因此如何修复土壤重金属污染，危害粮食安全已成为制约农业发展的重要问题。

植物修复是一种原位、廉价、易于接受、且不产生二次污染的修复技术。但重金属Cd的超积累植物大多为草本植物，其生物量小，管理繁琐。木本植物生物量大，对重金属耐性大，管理简单，兼具土壤植被恢复功能，具有良好的植物修复价值。近年来，利用木本植物做修复污染土壤树种受到了广泛的关注，但因乔木植物单株占据较大空间，植物下层易形成闲置空间，总体生物量受到限制，修复效率不能达到最优。

金丝垂柳做为一种速生树种，生物量大，生长迅速，根系发达，易于种植，而且具有较强的重金属富集能力。尤其对镉，是植物修复的先锋物种。近年来，关于柳树修复镉污染土壤的报道也较多。

红叶石楠是蔷薇科石楠属杂交种的统称，生长速度快，萌芽性强、耐修剪，具有很强的观赏价值，可做绿篱，修剪造景，形状千姿百态，景观效果美丽。目前，尚未见将红叶石楠做为修复物种的报道。

发明内容

针对目前木本植物修复重金属镉污染土壤中存在问题，本发明通过将金丝垂柳和红叶石楠有效配置组合，充分利用生态空间，强化植物修复效率，并将其应用于重金属污染土壤的修复，本发明是这样实现的：

一种组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法，即将乔木植物与灌木植物组合配置种植，以实现对于重金属污染土壤的修复。

进一步，本发明所述组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法中，所述乔木植物为金丝垂柳或杨树中的至少一种。

进一步，本发明所述组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法中，所述灌木植物红叶石楠或海桐中的至少一种。

进一步，本发明所述组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法中，所述将乔木植物与灌木植物组合配置种植，是指：

1）在春季，采用扦插的方式将乔木植物种植于重金属污染土壤中，种植间距为2m×3m，进行常规管理；同时在乔木植物周围种植灌木植物小苗，种植密度为20-25株/m²，进行常规管理；红叶石楠具有较强的重金属富集能力，其富集系数和转移系数均大于1；

金丝垂柳地上部茎叶对Cd富集系数大于4，每株每年生物量净增长500g；红叶石楠地上部Cd富集系数大于2，每平米每年生物净增长200g；

2）培育2-3年后，移除灌木植物与乔木植物，即完成对重金属污染土壤的修复，移除的植物可以出售，实现边生产边修复的目的。

本申请中，“重金属污染土壤”是指镉含量超出国家标准（《土壤环境质量标准GB15618-1995》）规定的土壤。

乔木植物单株占据较大空间，在乔木植物下层易形成闲置空间，总体生物量受到限制，修复效率不能达到最优；而灌木植物植株矮小，靠近地面枝条丛，因此在生态系统中乔木、灌木植物往往具有不同的生态位，木本植物具有较深的根系、高的生物量和良好的重金属耐性，灌木植物，适应能力强，可有效保护地表土壤，减少水土流失。本发明将二者联合种植可充分利用不同植物在生态系统中的生态位差异，避免二者间生态位的竞争和滞空，可有效提高污染土壤的重金属提取和修复效率，缩短修复周期，使植物修复效果达到最佳。同时，将乔木植物和灌木植物联合种植，形成物种多样、结构合理的植物修复体系，其生态功能更为齐全，对抵抗污染物和环境因素的胁迫能力也更强。

作为景观和观赏植物，金丝垂柳和红叶石楠具有良好的经济价值，将修复后的金丝垂柳和红叶石楠连根拔起以树苗的形式出售，两种绿化植物极易成活，不必携带土球，不携带污染物到干净土壤，随着绿化植物的生长，植物体内重金属的含将会降低，不构成新的环境风险。该发明的绿化植物配置组合修复技术不仅能实现重金属污染土壤的修复，而且能够产生经济效益。，

本发明以金丝垂柳和红叶石楠科学配置组合为核心，发明一种新的植物组合模式的植物修复技术，该技术操作简单，易于推广，符合《土壤污染防治行动计划》中推荐污染土壤安全利用的原则，该项目的实施和技术开发对于植物修复重金属污染土壤具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为不同乔木植物地上部器官中重金属Cd的浓度示意图；

图2为不同灌木植物地上部器官中重金属Cd的浓度示意图；

图3为单独金丝垂柳、单独红叶石楠、配置组合中金丝垂柳、配置组合中红叶石楠绿化植物年生物量示意图；

图4 为单独金丝垂柳、单独红叶石楠及配置组和的Cd年提取量示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例位于江苏省常熟市某公园，其土壤为湖底清淤污泥，土壤中Cd浓度为0.93mg/kg，超过我国《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）二级标准。严重威胁当地生态环境及人体健康。

施工方法：

（1）将污染土壤翻耕、旋耕机旋耕混匀、耙平，周围做好排水措施；

（2）在三月份分别选择常见的绿化乔木植物金丝垂柳、银杏、香樟、广玉兰、栾树、水杉、杨树按2m×3m间距种植于Cd污染土壤，以筛选Cd富集绿化乔木树种；其中金丝垂柳插干种植，银杏、香樟、广玉兰、栾树、水杉、杨树带根种植；

（3）苗木种植后浇水，进行常规的田间管理；

（4）秋季将采集的绿化乔木植物不同组织分别晾干，粉碎，各组织中重金属含量的测定采用湿法(HNO₃-HClO₄)消解，应用原子吸收分光光度法进行检测。

检测结果如图1所示，金丝垂柳、杨树对重金属Cd具有富集作用，其余绿化乔木对Cd的富集系数均小于1。金丝垂柳茎、叶Cd浓度分别为4.13mg/kg，4.90mg/kg，富集系数分别为4.44，5.27。杨树茎、叶Cd浓度分别为2.91mg/kg，3.98mg/kg，富集系数分别为3.13，4.28。而其他绿化植物Cd的富集系数均小于1。因此认为，金丝垂柳和杨树可以作为植物修复的绿化树种。

实施例2

本实施例施工地为江苏省南京市某重金属污染农田，土壤中Cd浓度为0.91mg/kg，超过我国《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）二级标准。该污染农田对农业生产和人体健康构成极大威胁，对该污染农田的修复也十分迫切。

施工方法：

（1）在冬季12、1月份，利用翻耕机将土壤深耕30cm，晒田一月以上。2月份利用旋耕机旋耕混匀、耙平。

（2）根据田地走势做床处理，每床宽3m，床、床之间开沟作为排水沟，种植前可喷洒封闭除草剂。

（3）选择一年生的灌木小苗：红叶石楠、海桐、红花檵木、金边黄杨、金叶女贞小苗带根种植于污染土壤中，种植密度为20-25/m²。

（4）苗木种植后浇水，正常田间管理。

（5）秋季将采集的绿化灌木植物样品，利用湿法(HNO₃-HClO₄)消解及原子吸收分光光度法检测分析各植物组织中重金属的含量。

结果如图2所示，红叶石楠、海桐、红花檵木、金边黄杨、金叶女贞等茎中Cd含量分别为1.89mg/kg、1.08mg/kg、0.49mg/kg、0.36mg/kg、0.61mg/kg，叶中含量分别为2.02mg/kg、1.69mg/kg、0.49mg/kg、0.82mg/kg、0.84mg/kg。其中红叶石楠和海桐的富集大于1，茎富集系数为2.08、1.19，叶富集系数为2.22，1.86。因此认为常用灌木绿化植物红叶石楠和海桐可用于修复重金属Cd污染土壤。

实施例3

本实施例所用土壤与实施例2相同，土地整理和分床处理（即步骤1、2）与实施例2相同。

将实施例1、2中优选的乔木植物金丝垂柳、灌木植物红叶石楠，有效的科学配置，探讨绿化植物配置组合的植物修复作用。

施工方法如下：

（1）金丝垂柳以插插的形式种植，选取一年生的柳树枝条，胸径约为2cm，高为2-2.5m，除去细枝，直接扦插与污染土壤，间距为2m×3m；

（2）一年生红叶石楠小苗直接种植金丝垂柳周围，种植密度为20-25/m²，作为配置组；同时设置单独种植一种植物的处理，即单独种植金丝垂柳、单独种植红叶石楠作为对照组；

（3）在绿化植物种植后，当天浇水，种植一周内保持土壤湿润，以后正常田间管理；

（4）种植后秋季对绿化植物进行采样分析，利用湿法(HNO₃-HClO₄)消解及原子吸收分光光度法检测分析金丝垂柳和红叶石楠各器官中重金属的含量。

检测结果如图3所示，可见本实施例中的单独种植金丝垂柳或红叶石楠均可富集土壤中的Cd，并转移到地上部分，有效修复Cd污染土壤；在配置组合后，金丝垂柳和红叶石楠的生物量的各器官中Cd的富集浓度没有受到明显的抑制。如图4所示，配置组绿化植物地上部提取污染的量相对单一植物明显增加，相对于单一金丝垂柳，Cd年提取量提高21.79%。因此认为，本发明的绿化植物的配置组合可以有效强化对重金属污染土壤的修复效率并产生经济效益。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些改进都属于本发明的保护范围。

Claims

1.一种组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，将乔木植物与灌木植物组合配置种植，以实现对于重金属污染土壤的修复。

2.根据权利要求1所述组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述乔木植物为金丝垂柳或杨树中的至少一种。

3.根据权利要求1所述组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述灌木植物红叶石楠或海桐中的至少一种。

4.根据权利要求1-3任一所述组合绿化植物修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述将乔木植物与灌木植物组合配置种植，是指：

1)在春季，采用扦插的方式将乔木植物种植于重金属污染土壤中，种植间距为2m×3m，进行常规管理；同时在乔木植物周围种植灌木植物，种植密度为20-25株/m²，进行常规管理；

2)培育2-3年后，移除灌木植物与乔木植物，即完成对重金属污染土壤的修复。