CN107457251A - 一种利用植物混种对镉污染土壤进行修复的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于土壤重金属污染防治技术领域，本发明提供了一种利用植物混种对镉污染土壤进行修复的方法，其方法为于土壤中将卷耳、小飞蓬和碎米荠进行混种。本发明能同时增强卷耳、小飞蓬和碎米荠根系和植株地上部分对于镉的吸收，可以提升卷耳、小飞蓬和碎米荠对于镉污染土壤的修复能力。
Description
技术领域
本发明属于土壤重金属污染防治技术领域，涉及重金属污染土壤植物修复领域，具体涉及一种利用植物混种对镉污染土壤进行修复的方法。本发明能同时增强卷耳、小飞蓬和碎米荠根系和植株地上部分对于镉的吸收，可以提升卷耳、小飞蓬和碎米荠对于镉污染土壤的修复能力。
背景技术
镉是生物毒性最强的元素之一，在环境中的化学活性强，移动性大，毒性持久，是植物生长的非必需元素，其在植物体内达到一定浓度就会引起毒害症状。
球序卷耳(Cerastium glomeratum)是石竹科卷耳属2年生或1年生草本植物，为常见的田间杂草。在前期初步研究中发现，球序卷耳能够在镉含量为60mg/kg的土壤上正常生长，其地上部分镉含量达到89.11mg/kg，可能是一种镉富集植物。不过目前鲜有如何提高球序卷耳镉富集能力的方法的报道。
碎米荠(Cardamine hirsuta L.)十字花科、碎米荠属一年生小草本，高15-35厘米，具有一定的镉富集能力，为镉富集植物。有研究发现，将其秸秆进行土施后，可以提高牛膝菊对于镉污染土壤的修复能力。不过，如果提高碎米荠自身的镉污染修复能力，尚需进一步的研究。
小飞蓬，别名小蓬草，为菊科植物小白酒草的全草或鲜叶，为越年生或一年生草本植物，具有较好的镉富集能力。虽然福建农林大学的张凯在其硕士论文《镉富集植物小飞蓬对镉的耐性机制研究》探讨了其对于镉耐受力的机制，不过包括该论文在内的现有技术对于如何提高其镉富集能力仍处于起步阶段。
植物修复是重金属污染土壤修复中的一种常用方法，能在不破坏土壤生态环境，保持土壤结构和微生物的状况下，通过植物的根系直接将重金属直接从土壤中吸收并转移到植物的地上部分，从而达到植物修复倍污染土壤的目的。
蒋成爱(东南景天与不同植物混作对土壤重金属吸收的影响[J].中国环境科学.2009,29(9):985-990.)等人研究表明，与玉米和大豆间作的东南景天地上部分吸收Cd、Pb、Zn为单作的1.68-1.87倍，并显著降低玉米对Cd、Zn的吸收。黑亮(东南景天和玉米套种对Zn污染污泥的处理效应[J].环境科学，2007，28(4)：852-858.)等研究发现，利用玉米与超积累植物东南景天套作对污染污泥进行修复，玉米籽粒中的Zn、Cd、Cu浓度均符合粮食卫生标准，但东南景天中Zn、Cd浓度显著增高。但王京文(丝瓜与伴矿景天间作对土壤Cd形态及丝瓜Cd吸收的影响[J].农业环境科学学报,2016,35(12)：2292-2298.)等人的研究结果表明，丝瓜与伴矿景天间作一定程度上减少了丝瓜的结果数量，同时存在增大丝瓜果实中Cd含量的风险。这些重金属的吸收变化可能是由于分泌物、酶的种类、数量、功能的改变，或各种元素间和植物间的竞争所致。这说明只有通过合适的植物搭配进行间(混)种才能达到提高重金属污染修复效率的目的，否则会使富集植物互补消弱，竞争激化，结果适得其反。
因此，寻求一种可以提高球序卷耳和小飞蓬镉富集能力的方法是本领域面临的研究难题之一。
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用植物混种对镉污染土壤进行修复的方法，本发明方法为于土壤中将卷耳、小飞蓬和碎米荠进行混种。
在本发明可行的一个实施方案中，进行混种时，卷耳、小飞蓬和碎米荠的植株数目比为1:1:1。
在本发明可行的一个实施方案中，所述卷耳、小飞蓬和碎米荠均为3片真叶展开的植株。
在本发明可行的一个实施方案中，在进行种植时，使得土壤水分保持在田间持水量的80％。
在本发明可行的一个实施方案中，所述镉污染土壤中镉浓度不低10mg/kg。
根据本发明所记载的内容，本领域的技术人员容易知晓，本发明发现了将卷耳、小飞蓬和碎米荠进行混种后，可以增强卷耳、小飞蓬和碎米荠对镉污染土壤中镉的吸收，从而实现对镉污染土壤的修复。本发明实质上并不对镉污染程度的高低作何限定，只要是镉污染土壤，利用本发明方法均可以实现对卷耳、小飞蓬和碎米荠的镉污染修复能力的增强。
一般而言，镉污染土壤中镉浓度不低10mg/kg。在本发明可行的一个实施方案中，镉污染土壤中镉浓度为10mg/kg。
本发明的有益效果：
本发明能同时增强卷耳、小飞蓬和碎米荠根系和植株地上部分对于镉的吸收，可以提升卷耳、小飞蓬和碎米荠对于镉污染土壤的修复能力。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
实施例1
供试土壤为紫色土，取自四川农业大学雅安校区农场农田(29°59′N，102°59′E)，其基本理化性质详见参考文献(不同生态型繁缕对镉胁迫砧木樱桃植株磷钾吸收的影响[J].中国生态农业学报,2013,21(12):1565-1568.)。
镉富集植物小飞蓬、碎米荠和球序卷耳幼苗于2015年3月采自四川农业大学雅安校区农场农田，采集区土壤未被重金属污染。
试验于2015年2-4月在四川农业大学雅安校区农场进行。2015年2月，将土壤风干、压碎、过5mm筛后，分别称取3.0kg装于20cm×27cm(高×直径)的塑料盆内，加入分析纯CdCl2·2.5H2O溶液，使其镉浓度为10mg/kg，并与土壤充分混匀，保持淹水状态，自然放置平衡4周后再次混合备用。2015年3月，选择长势一致，约3片真叶展开的小飞蓬、碎米荠和球序卷耳幼苗移栽至盆中。试验设置4个处理，分别为：小飞蓬单种、碎米荠单种、球序卷耳单种、三种植物混种(三混)。单种处理每盆种植植物6株，三种植物混种每盆种植每种植物各2株，每个处理重复5次。将盆栽的植物置于透明遮雨棚内，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80％左右。30天后(2015年4月)测定三种植物的光合色素含量。之后，整株收获，将植物根系和地上部分分别封装，用自来水洗净，再用去离子水冲洗3次后，于110℃杀青15min，75℃烘干至衡重，称重，粉碎，过100目筛。称取0.500g植物样品，加入硝酸-高氯酸(体积比为4:1)放置12h后消化至溶液透明，过滤，定容至50ml，用iCAP6300型ICP光谱仪测定(Thermo Scientific,USA)镉含量。
数据处理方法
数据采用SPSS系统进行方差分析(Duncan新复极差法进行多重比较)。地上部分富集系数(BCF)＝地上部分镉含量/土壤镉含量，转运系数(TF)＝植物地上部分镉含量/根系镉含量，转运量系数(TAF)＝(地上部镉含量×地上部分生物量)/(根系镉含量×根系生物量)。
实验结果：
如表1～表4所示，本发明相对于单种而言，可以从整体上(根系和地上部分)显著的提高三种植物的生物量、镉含量和镉累积量。对于镉污染土壤的修复而言，本发明能够显著的提高利用植物修复方法对于镉污染土壤的修复效果，具有良好的应用价值。
表1混种对植物单株生物量的影响
表2混种对植物光合色素含量的影响
表3混种对植物镉含量的影响
表4混种对植物单株镉积累量的影响
Claims (5)
1.一种利用植物混种对镉污染土壤进行修复的方法，其特征在于，所述方法为于土壤中将卷耳、小飞蓬和碎米荠进行混种。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，进行混种时，卷耳、小飞蓬和碎米荠的植株数目比为1:1:1。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述卷耳、小飞蓬和碎米荠均为3片真叶展开的植株。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在进行种植时，使得土壤水分保持在田间持水量的80％。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述镉污染土壤中镉浓度不低10mg/kg。
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Citations (2)
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| CN101372016A (zh) * | 2008-10-16 | 2009-02-25 | 昆明理工大学 | 一种治理砷铅镉复合污染土壤的植物修复方法 |
| CN104025862A (zh) * | 2014-06-12 | 2014-09-10 | 四川农业大学 | 混种富集植物提高牛膝菊修复果园镉污染土壤能力的方法 |
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Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 沈健英等: "《田野草本植物资源》", 30 November 2012, 上海交通大学出版社 * |
| 胡容平等: "球序卷耳的镉积累特性研究", 《河南农业科学》 * |
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