CN109201714A - 利用伴矿景天和红菾菜间作修复镉污染农田土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用伴矿景天和红菾菜间作修复镉污染农田土壤的方法，该方法是将修复植物伴矿景天与红菾菜以间作的方式种植在镉轻度污染的土壤中，通过修复植物将土壤中的镉吸收转移至其地上部分，定期将修复植物地上部分移走，逐渐降低污染土壤中镉离子的含量，进而修复镉污染土壤。本发明选择的伴矿景天属于多年生草本植物，生命力较强，红菾菜对生存环境适应性强，对水、肥、土质要求不高，均可以在污染土壤上易成活，它们在生长过程中不需要进行专门的管理，地上部分自然繁殖生长，可以高效转移土壤中的重金属到植物地上部分，降低土壤中的重金属含量。
Description
技术领域
本发明属于环境污染治理技术领域，具体涉及一种土壤中重金属污染的植物修复技术，特别是关于一种利用伴矿景天与红菾菜间作修复镉轻度污染农田土壤的方法。
背景技术
近年来，随着工业化和城镇化进程的加快，土壤重金属污染已经严重威胁生态环境和人体健康，由于长期污灌、含镉磷肥施用以及工业地区大气沉降等，镉已成为对农田生态环境污染最严重的重金属之一。全国首次土壤污染状况调查结果显示，19.4％的耕地土壤点位超标，其中在点位超标的耕地中，轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，而从污染物超标情况来看，重金属镉点位超标率为7.0％。
目前镉污染土壤的修复方法主要有工程措施、物理化学、农业生态、生物修复等方法。其中工程措施主要是客土、换土和深耕翻土，该治理方法对镉污染土壤具有彻底、稳定的特点，但工程量大、投资费用高，对土体结构有破坏作用，引起土壤肥力下降。物理化学主要包括化学固定法、土壤淋洗法、玻璃化法、电化学法等。化学固定法是通过向污染土壤中投加改良剂或抑制剂，与土壤中重金属发生氧化、还原、络合、吸附、沉淀或拮抗作用，从而改变重金属在土壤中的形态，使重金属从土壤中移除或稳定化，达到降低重金属生物有效性和迁移性的目的；土壤淋洗法是利用淋洗剂淋洗污染土壤，使土壤固相中的重金属转移至土壤液相的物理转移过程，并用清水冲洗土壤，降低污染物毒性；玻璃化法是在现场使用电加热，将污染土壤熔化，冷却后形成化学惰性的、非扩散的坚硬玻璃体技术；电化学法是利用外加电场驱动土壤中的污染物沿电场方向定向迁移，使污染物在电极区富集而集中处理或分离。以上几种方法见效快，但只能起到暂时修复的作用，且容易造成二次污染。农业生态修复是通过因地制宜的改变某些耕作管理制度或在污染土壤上种植不参与食物链循环的植物，减轻重金属的污染危害。生物修复主要有土壤动物修复、微生物修复、植物修复。土壤中的某些低等动物如蚯蚓、鼠类等可吸收土壤中的重金属，进而降低污染土壤中重金属的含量；微生物可通过带电荷的细胞表面吸附重金属离子或主动吸收重金属离子而将重金属离子富集在细胞表面或内部；植物修复是利用植物清除土壤中的污染物或使污染物无毒化，此技术安全、成本低，具有生态协调及美化环境等特点，常被称为“绿色”修复。
在植物修复技术中，利用重金属超富集植物萃取污染土壤中的重金属是较为常见的一种方法，然而已发现的超富集植物通常具有生长缓慢、生物量低以及适应不强等特点，限制了其修复效率和实际推广应用价值。近年来，大量学者通过添加一些螯合剂来提高重金属在土壤中的活性，促进土壤重金属在植物体内的积累，但添加过量的螯合剂会对植物产生毒害作用，同时残余的螯合剂对环境产生二次污染。因此，寻求一种既能促进植物高效吸收又对环境无二次污染的土壤镉植物萃取方法就显得尤为重要。
发明内容
本发明的目的在于提供一种处理费用低廉、节约土地资源、无继发污染、技术要求低、适合大面积推广且环境友好型的一种利用镉超富集植物伴矿景天于红菾菜间作修复镉轻度污染土壤的方法。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种利用伴矿景天和红菾菜间作修复镉污染农田土壤的方法，该方法是将修复植物伴矿景天与红菾菜以间作的方式种植在镉轻度污染的土壤中，通过修复植物将土壤中的镉吸收转移至其地上部分，定期将修复植物地上部分移走，逐渐降低污染土壤中镉离子的含量，进而修复镉污染土壤。
其中，伴矿景天和红菾菜种植到镉污染土壤中，是采用移植的方式，待伴矿景天幼苗长出四片真叶，红菾菜幼苗具四叶一心时，挑选生长健壮、长势一致、根系健全的健康植株进行移栽。定植时，伴矿景天种植行距为20cm×20cm，红菾菜种植行距为40cm×60cm，每种植两行景天种植一行红菾菜。待红菾菜移栽3个月后，苗高30cm左右时，伴矿景天和红菾菜均连根一起移除。
本发明选择的伴矿景天为景天科景天属的多年生草本植物，根多分枝，株芽多，无性繁殖速度快且生长快速，喜生于铅锌矿区。红菾菜属藜科二年生草本植物，别名红叶甜菜、厚皮菜、红牛皮菜，菾菜，喜光，但也能在阴处生长，喜肥，但对土壤要求不严。
相对于现有技术，本发明的积极效果是：本发明选择的伴矿景天属于多年生草本植物，生命力较强，红菾菜对生存环境适应性强，对水、肥、土质要求不高，均可以在污染土壤上易成活，它们在生长过程中不需要进行专门的管理，地上部分自然繁殖生长，可以高效转移土壤中的重金属到植物地上部分，降低土壤中的重金属含量。此外，本发明不仅可以美化环境，防治水土流失，更重要是修复成本低廉，植物易种植易收获，管理方便，无继发污染，社会可接受程度高，适宜大面积镉污染土壤修复。
附图说明
图1是实施例1中间作后植物中Cd含量试验结果；
图2是实施例1中间作后土壤中Cd含量试验结果；
图3是实施例2中消解后的样品测定植物中Cd含量试验结果；
图4是实施例2中消解后的样品测定土壤中Cd含量试验结果.
具体实施方式
下面通过实例对本发明进一步具体描述。本发明设计的思想或同类物质的简单替代属于本发明的保护范围。下述方法中所涉及配料或材料，如无特殊说明，均为商业途径可获得。相关实验方法中如无特殊说明的均为本技术领域现有常规方法。其中的数值或数值比例，如无标注，均指质量数值或质量比例。
实施例1：盆栽试验
供试土壤：采自于遵义市某地块受镉轻度污染的耕作层0～20cm混合土壤样品，样品室内风干，去除植物根系及石块，过5mm尼龙筛，备用。一部分研磨过 10目尼龙筛用于测定土壤pH，一部分研磨过100目筛用于测定土壤全氮、有效氮、有效磷、有效钾、有机质、全Cd含量，土壤基本理化性质见表1。供试植物品种：伴矿景天、红菾菜。
表1供试土壤基本理化性质
试验设计：采用随机区组实验设计，在贵州省农科院土肥所温室智能大棚中完成。试验共设3个处理，即处理1为伴矿景天单作，种植密度为20cm×20cm；处理2为伴矿景天(种植密度20cm×20cm)+红菾菜间作(两行景天一行红牛皮菜，种植密度40cm×60cm)；处理3为对照组不种植任何作物。每个处理设置3个平行。根据试验目的选择36cm×45cm×17cm大小的盆钵，然后将混合均匀的土壤每盆称土15.9kg(土壤占盆3/5)，装完后按计算浇水量浇水，保持土壤含水率在有效持水量的60％-70％，再对盆钵按实验编号，最后选取长势较为一致的苗木移栽入盆中。根据盆中土壤水分状况，每隔2-3d浇水一次，使土壤含水量维持田间最大持水量的60％左右。
样品处理：待植物正常生长3个月后，分别于每盆采集3株完整植物样，用自来水冲洗干净，再用纯净水漂洗3次，去除植物表面吸附的土壤，吸水纸吸干水分后，分别称量各处理鲜重，105℃杀青30min后，80℃下烘干，称干重，用粉碎机磨碎过100目筛装入样品袋备用；采集植株样的同时用竹片采集土壤样品，混合均匀后，于室内自然风干，磨细过10和100目筛，用于土壤pH及重金属Cd含量的分析。试验结果见图1和图2。
从图1可以看出，伴矿景天与红菾菜间作可以明显提高伴矿景天对土壤镉的富集，与单作伴矿景天比较，间作可提高伴矿景天对镉的富集率达39.71％。图2 显示，与对照比较，单作伴矿景天和伴矿景天与红菾菜间作均可明显降低土壤中镉含量，其降幅分别达10.42％和14.01％。
实施例2：田间试验
供试地点：选择受镉轻度污染的耕地，其土壤基本理化性质见表2。供试植物品种：伴矿景天、红菾菜。
表2供试田块土壤基本理化性质
试验设计：根据田间重复、随机排列及局部控制的原则进行设计，试验设3 个处理，3次重复，小区面积20m2。处理1伴矿景天单作(种植密度：20cm×20cm)；处理2伴矿景天(种植密度：20cm×20cm)+红菾菜间作(移栽密度40cm×60cm)；处理3对照组不种植任何植物。
施肥和农艺：首先平整田地里的土壤，然后按照随机排列的方式将田块划分为9个小区(面积为5m×4m)，并根据试验处理组，插上标识牌，再在每个小区里先施15:15:15的复合肥作为底肥，施用量按P2O56kg/亩计算：20m2计共180g，复合肥施用量180/0.15＝1200g，即每个小区(20m2)施用1.2kg复合肥，施肥后混合均匀。最后根据试验处理要求，移栽长势基本一致的苗。并及时除去田间杂草，其他管理措施统一。
样品采集与处理：待植物成熟或伴矿景天生物量最大时，在每个小区按梅花形布点法取10株植物样组成一个混合样，带回实验室，先用自来水冲洗干净，再用蒸馏水清洗3次，最后用滤纸将水分吸干后，分别称量各处理鲜重，并于105℃杀青30min，80℃下烘干后，称干重，用粉碎机磨碎过100目筛装入样品袋备用。同时在每个实验小区内按照梅花形布点原则采集5个样点以上土壤样品，混合均匀，风干后过100目尼龙筛装入样品袋备用。消解后的样品测定结果见图3和图4。
从图3可以看出，与伴矿景天单作相比较，伴矿景天与红菾菜间作可显著增加伴矿景天对土壤中镉的富集，其增幅达到51.16％。从图4则看出，与对照比较，两种不同的处理均可以使土壤镉含量降低，其分别降低8.96％和17.36％。
以上只是本发明的具体应用范例，本发明还有其他的实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明所要求的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种利用伴矿景天和红菾菜间作修复镉污染农田土壤的方法，其特征在于：将修复植物伴矿景天与红菾菜以间作的方式种植在镉轻度污染的土壤中，通过修复植物将土壤中的镉吸收转移至其地上部分，定期将修复植物地上部分移走，逐渐降低污染土壤中镉离子的含量，进而修复镉污染土壤。
2.根据权利要求1所述的利用伴矿景天和红菾菜间作修复镉污染农田土壤的方法，其特征在于：伴矿景天和红菾菜种植到镉污染土壤中，是采用移植的方式，待伴矿景天幼苗长出四片真叶，红菾菜幼苗具四叶一心时进行移栽；定植时，伴矿景天种植行距为20cm×20cm，红菾菜种植行距为40cm×60cm，每种植两行景天种植一行红菾菜；待红菾菜移栽3个月后，苗高30cm左右时，伴矿景天和红菾菜均连根一起移除。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112427452A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-02 | 江苏萤火虫环境科技有限公司 | 一种植物间作修复矿区周边重金属污染土壤的修复方法 |
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2018
- 2018-08-22 CN CN201810960999.2A patent/CN109201714A/zh active Pending
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