CN107737802A - 一种重金属污染土壤的伴矿景天‑早竹间作生态修复 - Google Patents

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史作民
张小平
牛保亮
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    • B09C—RECLAMATION OF CONTAMINATED SOIL
    • B09C1/00—Reclamation of contaminated soil
    • B09C1/10—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes
    • B09C1/105—Reclamation of contaminated soil microbiologically, biologically or by using enzymes using fungi or plants

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Abstract

本发明公开提供一种重金属污染土壤的伴矿景天‑早竹间作生态修复，通过早竹和伴矿景天间作的方式，由于这两种植物的根系生长层交叉，不存在明显的养分竞争关系，且两者的根系深浅不同，需肥特性也不同，其中伴矿景天的根系一般深度为土壤表层，当深度达到30‑40cm时，其土壤中的锌镉重金属无法被伴矿景天的根系吸收，但是早竹根系可达30‑40cm，对污染土壤的表层以下的土壤进行重金属的生态修复。

Description

一种重金属污染土壤的伴矿景天-早竹间作生态修复
技术领域
本发明涉及农业土壤领域中的被污染土壤的再生技术，特别涉及一种重金 属污染土壤的伴矿景天-早竹间作生态修复。
背景技术
重金属排放并扩散进入土壤系统已带来日益严重的污染问题，如何利用环 境友好型技术消除土壤中的重金属已是世界性难题。据统计，我国现有1.5亿亩 重金属污染土地，每年受重金属污染的农作物直接损失就达200余亿元。土壤 重金属通过食物链在生物体内聚集，从而对食品安全以及人体健康造成威胁。 植物修复是利用植物和相关的土壤微生物的吸收、转化和贮存等功能来减少污 染物在环境中的浓度或毒性作用，从而达到清洁土壤的目的。与物理、化学和 工程等传统修复技术相比，植物修复具有原位修复，投资和维护成本低，环境 友好，无二次污染，美化景观等优点。
植物修复土壤重金属污染需要经历一个长期的过程，而大部分用来修复的 植物都不具备利用价值，不能给当地农民带来经济收入。因此，一些农作物由 于其较大的生物量和一定的经济价值，在植物修复土壤重金属污染的应用中受 到广泛关注。早竹(Phyllostachys praecox)是我国南方广泛分布的竹种之一， 这种植物主要是用于食用竹笋栽培，，其特点包括快速增长、高生物量和高笋产 量。因此，它具有较高的经济效益。早竹可以作为植物修复的潜在物种，具有 很高的生物量积累能力和对重金属污染土壤的高耐久性。而伴矿景天(Sedum plumbizincicola)为耐荫性强的Cd/Zn超累积植物，具有多年生、生物量大、 生长速度快等特点。
现有公开的技术中包含了部分伴矿景天间作部分植物对土壤进行生态修复 的方法，但是伴矿景天和小麦或者水稻等等农作物进行植物间作时，由于两种 植物的根系生长层交叉，存在着明显的养分竞争关系，且由于伴矿景天根系对 土壤中重金属的活化作用，可能导致与之间作的作物的重金属的吸收性增大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种重金属污 染土壤的伴矿景天-早竹间作生态修复，通过早竹和伴矿景天间作的方式，由于这 两种植物的根系生长层交叉，不存在明显的养分竞争关系，且两者的根系深浅 不同，需肥特性也不同，其中伴矿景天的根系一般深度为土壤表层，当深度达 到30-40cm时，其土壤中的锌镉重金属无法被伴矿景天的根系吸收，但是早竹 根系可达30-40em，对污染土壤的表层以下的土壤进行重金属的生态修复。
为了解决上述技术的不足，本发明采取如下技术方案：一种锌镉重金属污 染土壤的生态修复方法，其步骤包括如下；
(1)选种：选择早竹选用生长健壮、枝叶繁茂、无病虫害、须根发达的2年生 母竹移栽造林，为提高早竹成活率和促进母竹发笋成竹；伴矿景天从苗圃地移 植，选择大小一致、长势良好的幼苗；
(2)整地：造林前先清理地上杂草，对造林地进行翻土至深度为30-40cm，
(3)种植：间作早竹与伴矿景天，其中早竹株行距为2m×2m，按长方形配置 种植点进行挖栽植穴，穴大小为50cm×50cm×50cm，栽后应查苗补缺，促进平 衡生长；
(4)肥水：为提高早竹成活率和促进母竹发笋成竹，对竹林定期进行灌溉，除 草松土和保护等抚育管理，在秋冬季节施用迟效姓有机肥料，在竹株附近开沟 施肥后盖土，施用厩肥、土杂肥等迟效性有机肥料20t/t/ha。
由于以上技术方案的实施，本发明与现有技术相比具有如下优势：通过早 竹和伴矿景天间作的方式，由于这两种植物的根系生长层交叉，不存在明显的 养分竞争关系，且两者的根系深浅不同，需肥特性也不同，其中伴矿景天的根 系一般深度为土壤表层，当深度达到30-40cm时，其土壤中的锌镉重金属无法 被伴矿景天的根系吸收，但是早竹根系可达30-40cm，对污染土壤的表层以下的 土壤进行重金属的生态修复；另外早竹本身是我国南方广泛分布的且有价值的 竹种之一，它具有生物质能高、栽培方便、竞争力强、用途广泛等特点，如作 为竹材应用于家具、建筑材料和装饰，被认为是最有前途的固碳物种。早竹可以作为植物修复的潜在物种，具有很高的生物量积累能力和对重金属污染土壤 的高耐久性。间作是为了促进种间的地下相互作用，从而改善营养物质的可利 用性，增加作物产量和提高植物修复效率。伴矿景天是低矮、多年生的Cd/Zn 超富集植物，具有很强的重金属耐毒性，而且生长迅速、生物量大、耐阴性强 等特点。选择早竹与伴矿景天间作，不仅地上空间充分利用，早竹树冠为伴矿 景天提供树荫，而且两种植物共同吸附重金属，从而达到高效治理的目的。
具体实施方式
下面对本发明实施例作进一步详细的说明：
试验样地位于浙江省杭州市富阳区(119°53′E，29°52′N)，该地区为亚 热带季风气候，年平均气温16.2℃，年平均降水量1452.0mm，年平均日照时间 为1709.4h。
研究地附近有电子厂和热镀锌厂，由于10年前工厂长期污水排放灌溉农田， 从而造成土壤受重金属严重污染。本试验是在由多种重金属复合污染(Zn和Cd) 的土壤上进行。根据土壤环境质量标准(GB 15618-1995)，本试验地Cd和Zn 大大超过了国家Ⅲ级土壤污染标准，其他金属均在正常范围内。
实施例1：
造林前先清理地上杂草，对造林地进行翻土至30cm深。本试验设置三块样 地，分别随机分布单种早竹(MP)，其中实施例1中的早竹株行距为2m×2m， 按长方形配置种植点进行挖栽植穴，穴大小为50cm×50cm×50cm。选取生长健 壮、分枝较低、枝叶繁茂、无病虫害、须根发达的2年生母竹移栽造林，根际 直径1-3cm为宜。为提高早竹成活率和促进母竹发笋成竹，对竹林定期进行灌 溉、除草、松土和保护等抚育管理。
实施例2：
间作早竹与伴矿景天(IPS)，实施例2中的早竹株行距为2m×2m，按长方 形配置种植点进行挖栽植穴，穴大小为50cm×50cm×50cm。早竹林用生长健壮、 分枝较低、枝叶繁茂、无病虫害、须根发达的2年生母竹移栽造林，根际直径 1-3cm为宜。为提高早竹成活率和促进母竹发笋成竹，对竹林定期进行灌溉、除 草、松土和保护等抚育管理；伴矿景天从苗圃地移植，当长出6片真叶时，选 择大小一致、长势良好的幼苗。早竹于2012年4月种植，伴矿景天于2012年6 月种植。
实施例3：
纯景天(MS)和间作早竹-伴矿景天(IPS)的密度大约为45000株/ha-1。 每块样地为10m×20m面积。
分别于2016年5月从上述三个试验区采集土壤样品。试验地幼竹由母竹发 笋成竹，试验竹林为异龄林，竹龄分布情况为：1年生早竹约为3900株/hm2，2 年生早竹约为3600株/hm2，3年生早竹约为3000株/hm2。在每个样地，按照“S” 形随机地选取5个土壤剖面，然后取上层的0-20cm土壤，采集土壤样品，装入 密封的塑料袋中。回到实验室后，从新鲜土壤中拣出石砾和植物残体，将土样 分为两份保存，一份立即装入灭菌自封袋冷冻保存，用于提取土壤微生物DNA， 供土壤微生物群落结构分析使用，另一份土样铺平到牛皮纸上进行自然风干。 充分混匀后用四分法依次将样品连续筛分＜2mm，0.25mm和0.149mm，研磨成 细粉末，分装入新的自封袋编号，然后在室温下储存直至分析。
在0～20cm土层中，有效态和全量Cu、Zn和Cd的浓度分别为：MP＞MS＞IPS (表1)。不同栽培模式下，这些重金属的值差异显著(P＜0.05)。IPS土壤中全 量Cu、Zn和Cd含量最低，分别为41.1％、4.3％和34.9％，比MS土壤低26.1％、 1.8％、16.6％。在20-40cm土层中，三种栽培系统的有效态Zn和Cd的存在显 著性差异(P＜0.05)(MP＞IPS＞MS)。IPS栽培系统均显著降低(P＜0.05) 有效Cu含量显著低于单一种植系统(MP和MS)。与MS系统相比，MP系统 的全量Zn和Cd含量均较高(P＜0.05)，而IPS和MS的全量Zn和Cd差异不 显著(P＞0.05)。表1不同模式下土壤全量重金属和有效态重金属的含量
小写字母(a，b，c)表示不同模式之间的显著性差异(P＜0.05)
最后，应当指出，以上实施例仅是本发明较有代表性的例子。显然，本发 明的技术方案并不限于上述实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人 员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的 保护范围。

Claims (2)

1.一种重金属污染土壤的伴矿景天-早竹间作生态修复，其特征在于，其步骤包括如下；
(1)选种：选择早竹，选用生长健壮、枝叶繁茂、无病虫害、须根发达的2年生母竹移栽造林，从而提高早竹成活率和促进母竹发笋成竹；伴矿景天从苗圃地移植，当长出6片真叶时，选择大小一致、长势良好的幼苗。
(2)整地：造林前先清理地上杂草，对造林地进行翻土至深度为30-40cm，
(3)种植：间作早竹与伴矿景天，其中早竹株行距为2m×2m，按长方形配置种植点进行挖栽植穴，穴大小为50cm×50cm×50cm，栽后应查苗补缺，促进平衡生长；更换上述种植方式，包括种植密度等
(4)肥水：为提高早竹成活率和促进母竹发笋成竹，对竹林定期进行灌溉，除草松土和保护等抚育管理，在秋冬季节施用迟效姓有机肥料，在竹株附近开沟施肥后盖土，施用厩肥、土杂肥等迟效性有机肥料20t/ha。
2.根据权利要求1所述的一种重金属污染土壤的伴矿景天-早竹间作生态修复，其特征在于，所述早竹为中小型竹种，其种植密度更为密集。
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