CN107716531B - 一种园林植物强化修复污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种园林植物强化修复污染土壤的方法，该方法包括：以紫叶矮樱和金叶榆为修复植物，将种苗移栽至污染土壤中进行间作栽培；种苗成活后，将蚯蚓引入污染土壤中；在2～5个月后对污染土壤通电，电压为3～9V，驱赶并收集污染土壤中已成年的蚯蚓；重复步骤(2)，直至进入当年冬季结束；此后，每年重复步骤(2)和(3)，直至污染土壤中铅元素含量≤300mg/kg，镉元素含量≤0.3mg/kg。本发明方法不仅能够高效去除土壤中的重金属铅和镉，且大大缩短修复时间。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种园林植物强化修复污染土壤的方法。
背景技术
目前，应用于农田土壤污染修复的方法有物理化学修复法和生物修复法。物理方法主要有传统的客土法，化学方法主要有化学淋洗、化学氧化、稳定化等方法，生物修复方法主要指植物修复法。
客土法成本高不适合用于大面积农田土壤的修复，而化学方法则因易引起二次污染或破坏土壤结构等缺陷而受到质疑，使得这些方法难以进行大面积重金属污染土壤的修复。
近些年来，稳定化修复技术较多的应用于农田土壤修复之中；而另一方面，稳定化修复方法又只是临时、短时期地降低土壤重金属的有效性及其迁移能力；随着时间的延长，植物根系分泌的有机酸等物质又会促使被稳定化的重金属重新活化。所以，对于农田土壤的修复，应该考虑重金属的彻底清除。
植物修复是目前较为主流的作法，但该方法所需要的修复年限一般要3-5年，修复年限较长。针对这一现象，很多研究报道提出了动植物联合修复法，以此促进超积累植物的吸收能力。
其中，申请公布号为CN104307856A的发明专利申请公开了一种重金属污染土壤的动植物综合利用修复方法，该修改方法通过以下技术方案来实现，步骤如下：(1)选定待修复的重金属污染土壤，人工清除杂草、灌木，秋末冬初时节施足腐熟有机农杂肥，深耕，使土壤风化，冻死越冬害虫，土地耕透耙碎；(2)春季土壤解冻后平均气温达到10℃以上时，移栽具有富集重金属能力的木本速生乔木桑树；(3)移栽完成后，在气温达到15℃以上时，引入蚯蚓修复过程，之后收集蚯蚓；(4)在蚯蚓修复过程中的第一次收集蚯蚓后，引入对Cu2+具有超积累作用、生长速度快的草本植物苎麻，增强对浅层土壤铜离子的富集作用，之后将苎麻植株连根整体移除；第二年春季修复地重新引入蚯蚓和苎麻。
目前，对于园林植物进行土壤修复的研究不少，但对于采用园林植物进行动植物联合修复的探求却为数不多；因此，有必要进一步探究以园林植物为主体进行的动植物联合修复方法。
发明内容
本发明提供了一种园林植物强化修复污染土壤的方法，该方法不仅能够高效去除土壤中的重金属铅和镉，且大大缩短修复时间。
一种园林植物强化修复污染土壤的方法，包括：
(1)在当年春季，以紫叶矮樱和金叶榆为修复植物，将修复植物的种苗移栽至污染土壤中进行间作栽培；
(2)种苗成活后，将清洁蚯蚓引入污染土壤中；然后，在2～5个月后对污染土壤通电，电压为3～9V，驱赶并收集污染土壤中已成年的蚯蚓；
(3)重复步骤(2)，直至进入当年冬季结束；
(4)此后，每年重复步骤(2)和(3)，直至污染土壤中铅元素含量≤300mg/kg，镉元素含量≤0.3mg/kg。
清洁蚯蚓是指体内不含有重金属的幼年蚯蚓。
采用紫叶矮樱和金叶榆作为修复植物进行间作栽培，有利于修复植物对污染土壤中铅和镉的吸收。将清洁蚯蚓引入污染土壤中，既可利用蚯蚓吸收土壤中的重金属元素铅和镉，又能利用蚯蚓提高土壤的溶氧量，促进修复植物的生长，以及对重金属元素铅、镉的吸收。
对污染土壤进行通电，经实验发现，当电压为3～9V(包含3V和9V)时，可以驱赶成年蚯蚓，而不对幼年蚯蚓产生反应；当电压为9V～15V(不包含9V和15V)时，可以驱赶成年蚯蚓，但会对幼年蚯蚓的成长产生影响；而当电压小于3V时，驱赶成年蚯蚓的效果不明显。在特定电压下，能够有效驱除土壤中成年的蚯蚓，该类蚯蚓在取食过程中吸附了土壤中大量重金属元素，因此随着成年蚯蚓的驱除，也伴随着土壤中重金属的剥离。此外，研究表明，对污染土壤进行通电，还能够进一步促进修复植物对重金属土壤的吸收和积累，尤其是重金属镉。
本发明中，修复植物移栽前，在污染土壤的地下30cm处铺设导线，该导线位于两种修复植物之间，且与修复植物的种植走向平行；除此之外，还在污染土壤外周铺设导线。通电时段避开水分灌溉、喷施或下雨时期；待土壤含水量低于30％时，再进行通电。
作为优选，所述紫叶矮樱间的株距为70～90cm，金叶榆间的株距为50～70cm。
作为优选，种苗移栽前，向污染土壤中添加生物复混肥作为基肥，添加量为1400～1600kg/亩；种苗移栽成活后，向污染土壤中添加腐殖酸，添加量为700～800kg/亩。
进一步地，所述蚯蚓的品种为太平二号。
所述蚯蚓的引入量为2000～5000kg/亩；引入一周后，向污染土壤中添加蚯蚓饵料，添加量为引入蚯蚓质量的1/2。
具体地，步骤(2)中，所述通电的时间为3～5天。通电时间不宜过长，否则会影响植物生长；而且通电时间受到土壤含水量的影响，所以也不宜过长。实验表明，通电时间过长对土壤修复效果的影响不大，甚至有负效果。
进一步地，步骤(2)中，步骤(2)中，所述通电的频率为：每天通电两次，每次通电时间为50～60min，两次通电时间间隔5～7h；第一次次通电时间为上午9点～11点之间。
作为优选，步骤(3)中，步骤(3)中，重复步骤(2)直至进入10～12月份；在当年10月份至次年2月份之间，向污染土壤中投加蚯蚓饵料，添加质量为引入的蚯蚓质量的1/2。
具体地，所述蚯蚓饵料为腐熟牛粪。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明以紫叶矮樱和金叶榆为修复植物进行间作栽培，引入蚯蚓配合修复植物进行土壤修复，重金属有效态得到提高，从而有效提高植物修复效果；对污染土壤进行通电处理，不仅能够驱除已完成修复功能的成年土壤，还能够有效促进土壤中铅、镉离子的移动，从而提高修复植物的对重金属的吸收，从而提高土壤修复效果，大大缩短了修复时间。
附图说明
图1为采用实施例1修复方法后每年土壤中重金属铅含量的变化情况。
图2为采用实施例1修复方法后每年土壤中重金属铅含量的变化情况。
具体实施方案
实施例1
本实施例处理的污染土壤为含重金属镉、铅的土壤；其中，重金属铅的含量为520mg/kg，重金属镉的含量为0.45mg/kg(均高于《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)中二级标准(pH＝6.5-7.5))，土壤有机质含量为12％，pH为6.7。
针对上述污染土壤，具体修复方法如下：
(1)第一年2月下旬，疏松污染土壤后，在该土壤地下30cm处平行铺设多条导线，该导线为铜线，直径5mm。向污染土壤中撒施生物复混肥作为基肥，添加量为1500kg/亩；在两平行导线间挖树穴，分别将带土球的紫叶矮樱和金叶榆移栽至污染土壤中进行间作栽培，修复植物的种植走向与导线平行。紫叶矮樱间的株距为80cm，金叶榆间的株距为60cm；紫叶矮樱与金叶榆间的行距为90cm。
(2)3月上旬，种苗成活后，向污染土壤中浇灌750kg/亩的腐殖酸；5天后，选取3个月的且体长≥5cm的成熟蚯蚓(品种为太平二号)引入污染土壤中，蚯蚓的添加量为3000kg/亩；一周后，向污染土壤中添加腐熟牛粪，添加质量为引入的蚯蚓质量的1/2。在修复植物栽培过程中，采用雨养栽培模式进行栽培，适时进行水分灌溉或者液面喷施，避免植物受到干旱胁迫。
(3)5月上旬，不进行水分灌溉或者液面喷施，确保污染土壤的含水量逐渐降低；5月下旬，测定污染土壤的含水量为20％后，对污染土壤进行通电，共通电4天，每天通电两次，分别为上午10点和下午3点，第一次通电时间为50min，电压为5V，第二次通电时间为60min，电压为8V。随着通电的不断进行，土壤中的成年蚯蚓会向污染土壤表面移动，人工收集土壤表面的成年蚯蚓。在确定通电时期时，需要关注外界天气情况，避开多雨季节；若出现通电阶段下雨的情况，则需要中断通电操作。
(4)6月中旬，重新选取3个月的且体长≥5cm的清洁蚯蚓(品种为太平二号)引入污染土壤中，蚯蚓的添加量为3000kg/亩；一周后，向污染土壤中添加腐熟牛粪，添加质量为引入的蚯蚓质量的1/2。
(5)9月上旬，不进行水分灌溉或者液面喷施，确保污染土壤的含水量逐渐降低；9月下旬，测定污染土壤的含水量为18％后，对污染土壤进行通电，共通电4天，每天通电两次，分别为上午11点和下午4点，第一次通电时间为50min，电压为5V，第二次通电时间为60min，电压为8V。随着通电的不断进行，土壤中的成年蚯蚓会向污染土壤表面移动，人工收集土壤表面的成年蚯蚓。
(6)10月中旬，重新选取3个月的且体长≥5cm的清洁蚯蚓(品种为太平二号)引入污染土壤中，蚯蚓的添加量为3000kg/亩；一周后，向污染土壤中添加腐熟牛粪，添加质量为引入的蚯蚓质量的1/2。
(7)第二年2月下旬，重复步骤(2)；5月上旬，重复步骤(3)；6月中旬，重复步骤(4)；9月上旬，重复步骤(5)；10月中旬，重复步骤(6)；
(8)此后，每年重复步骤(7)；并从第一年开始，每年10月中旬测定土壤中重金属铅、镉的含量，直至污染土壤中镉元素≤0.3mg/kg，铅元素含量≤300mg/kg，结束土壤修复。
结果：如图1和2所示，通过连续监测土壤重金属浓度，结果表明，与空白对照(只移栽修复植物，不添加腐殖酸、蚯蚓，不通电，其余栽培管理方法相同)相比，本实施例方法处理下的土壤在第四年可实现土壤达标(土壤中镉元素≤0.3mg/kg，铅元素含量≤300mg/kg)。经测定，成年蚯蚓的平均驱赶率达90％。
Claims (3)
1.一种园林植物强化修复含重金属镉、铅的污染土壤的方法，其特征在于，包括：
（1）在当年春季，向污染土壤中添加生物复混肥作为基肥，添加量为1400~1600 kg/亩；再以紫叶矮樱和金叶榆为修复植物，将修复植物的种苗移栽至污染土壤中进行间作栽培，所述紫叶矮樱间的株距为80 cm，金叶榆间的株距为60 cm，紫叶矮樱与金叶榆间的行距为90 cm；
（2）种苗成活后，向污染土壤中添加腐殖酸，添加量为700~800 kg/亩，再将清洁蚯蚓引入污染土壤中；然后，在2~5个月后且待土壤含水量低于30%时，对污染土壤通电，驱赶并收集污染土壤中已成年的蚯蚓；所述通电的时间为4天；所述通电的频率为：每天通电两次，两次通电时间间隔5~7 h；第一次次通电时间为上午9点~11点之间，第一次通电时间为50min，电压为5V，第二次通电时间为60min，电压为8V；
所述蚯蚓的引入量为2000~5000kg/亩；引入一周后，向污染土壤中添加蚯蚓饵料，添加量为引入蚯蚓质量的1/2；
（3）重复步骤（2），直至进入当年冬季结束；
（4）此后，每年重复步骤（2）和（3），直至污染土壤中铅元素含量≤300mg/kg，镉元素含量≤0.3mg/kg。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述蚯蚓的品种为太平二号。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤（3）中，重复步骤（2）直至进入10~12月份。
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| 中华金叶榆和银水牛果苗木的生长和光合作用对土壤锌污染的响应;崔振等;《林业科学》;20170925;第53卷(第9期);第114-122页 * |
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| CN107716531A (zh) | 2018-02-23 |
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