CN109604320A - 一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法 - Google Patents

一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种能源植物间作‑轮作修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：一种能源植物间作‑轮作修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：（1）人工清除土壤上杂物；（2）将微生物施用于待修复土壤；（3）种植芒草和构树；（4）收割芒草地上部分，留茬3‑5cm；（5）2年后将芒草和构树连根整理移除集中处理；（6）将活化剂施用土壤中；（7）扦插竹柳；（8）1~2年后将竹柳连根整理移除集中处理。本发明先以芒草和构树间作方式种植，改善土壤，然后再种植重金属超富集能源植物竹柳，可以进一步提高竹柳对重金属的吸收积累，加快修复进程，缩短修复年限。

Description

一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法
技术领域
本发明涉及土壤修复及节能环保技术领域，具体是一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法。
背景技术
矿产资源开采，尤其是金属矿产资源开采过程中，废石尾矿渣、选冶废水、废气浮尘中的重金属元素都是矿区环境的主要污染源，通过污染灌溉、大气降尘等导致周围土壤中重金属含量增加，从而使土壤、地表水、地下水受到污染。
目前，重金属污染修复主要有:一是改变重金属的存在状态，降低其在环境中的迁移性和生物可利用性；二是通过农艺措施利用富集植物吸收土壤中重金属，再将该植物移除，即利用植物及其根际微生物对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修复技术。
在植物中，选用能源植物修复重金属污染土壤，可以在治理土壤污染的同时，获得能源效益，一举多 得。能源植物是指具有合成较高还原性烃的能力、可产生类似石油成分、可替代石油使用或作为石油补充产品的植物，以及富含油脂、糖类、淀粉类、纤维素等的植物。研究表明，许多能源植物可以在重金属污 染土地上生长，具有富集或耐受重金属的能力，部分能源植物被应用于重金属污染土壤修复后，能源物质产量几乎不受影响，而某些植物所富集重金属还可以提高植株后续处理中能源物质的产量。因此，采用能源植物修复重金属污染土壤不但有助于环境治理，而且推进新能源的开发，同时使污染土地资源得到充分利用。
但能源植物修复土壤重金属污染也存在生长周期长，修复时间久，后处理困难，长期种植降低土壤肥力等植物共有缺点。同时，与超积累植物相比，许多能源植物富集重金属的能力也较低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，以解决上述背景技术中存在的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：
一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：
（1）将污染土壤上的杂草、灌木、石块等杂物进行人工清除；
（2）将微生物施用于待修复土壤，翻耕混合均匀；
（3）在步骤（2）翻耕后的土壤中种植芒草和构树；
（4）1年后收割芒草地上部分，留茬3-5cm，收割的芒草移出集中处理；
（5）2年后将芒草和构树连根整理移除集中处理；
（6）将活化剂施用于步骤（5）的土壤中，翻耕混合均匀；
（7）在步骤（6）翻耕后的土壤中扦插竹柳；
（8）1~2年后将竹柳连根整理移除集中处理。
优选地，所述步骤（2）微生物为厚壁菌、单胞菌、菌根菌和植物乳杆菌混合微生物，各菌种配比为：厚壁菌：单胞菌：菌根菌：植物乳杆菌=1:2~4:2~4:1，微生物添加量为1×108~2×109CFU/g干土。
优选地，所述步骤（2）、步骤（6）翻耕深度为20cm~30cm。
优选地，所述步骤（3）芒草和构树的种植方式为间作方式，两种植物间距为20cm~30cm。
优选地，所述步骤（3）芒草种植方式为撒种播种，每亩播撒量为20~30kg，种植宽度为2m~5m。
优选地，所述步骤（3）构树种植方式为栽种，种苗为一年生构树，地径为0.4~0.6cm，株高50~80cm，种植密度为株距1~1.2m，行距1~1.2m，种植宽度5m~10m。
优选地，所述步骤（6）活化剂为聚天冬氨酸和聚丙烯酸的混合物，各组分质量百分比为：聚天冬氨酸：聚丙烯酸=1:1，活化剂施用量为20~40mg/kg干土。
优选地，所述步骤（7）竹柳种植方式为扦插，竹柳粗度为0.5~0.8cm，长度15cm~20cm，种植密度为株距1~1.2m，行距1~1.2m。
本发明的有益效果为：
本发明芒草可较好的改善土壤理化性质，改变重金属的生物有效性，构树可有效改善重金属污染土壤的酶活性和微生物群落结构等生物学特性，芒草和构树间作种植可降低重金属的胁迫作用，增加双方生物量。
本发明先以芒草和构树间作方式种植，改善土壤，然后再种植重金属超富集能源植物竹柳，可以进一步提高竹柳对重金属的吸收积累，加快修复进程，缩短修复年限。
本发明主要以能源植物作为重金属污染土壤的修复植物，具有较好的经济效益和社会效益。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述地实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
某重金属污染土壤，污染因子为Pb、As、Cd，其中Pb含量762mg/kg，As含量364mg/kg，Cd含量6.8mg/kg。
一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：
（1）将污染土壤上的杂草、灌木、石块等杂物进行人工清除；
（2）将微生物施用于待修复土壤，各菌种配比为：厚壁菌：单胞菌：菌根菌：植物乳杆菌=1:2:4:1，微生物添加量为1×108CFU/g干土，翻耕混合均匀；
（3）在步骤（2）翻耕后的土壤中种植芒草和构树，芒草和构树的种植方式为间作方式，两种植物间距为20cm，芒草每亩播撒量为20kg，种植宽度为2m，构树种植宽度为5m；
（4）1年后收割芒草地上部分，留茬3-5cm，收割的芒草移出集中处理；
（5）2年后将芒草和构树连根整理移除集中处理；
（6）将活化剂施用于步骤（5）的土壤中，活化剂施用量为20mg/kg干土，翻耕混合均匀；
（7）在步骤（6）翻耕后的土壤中扦插竹柳，竹柳长度为15cm，；
（8）1年后将竹柳连根整理移除集中处理。
处理后土壤污染因子含量：
单位：mg/kg
污染因子 Pb As Cb
处理后土壤 32 10 0.8
按照本实施例种植能源植物的情况下，土壤中各重金属含量指标符合国家土壤环境质量标准。
实施例2
某重金属污染土壤，污染因子为Pb、As、Cu，其中Pb含558mg/kg，As含量444mg/kg、Cu含量264mg/kg。
一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：
（1）将污染土壤上的杂草、灌木、石块等杂物进行人工清除；
（2）将微生物施用于待修复土壤，各菌种配比为：厚壁菌：单胞菌：菌根菌：植物乳杆菌=1:3:3:1，微生物添加量为8×108CFU/g干土，翻耕混合均匀；
（3）在步骤（2）翻耕后的土壤中种植芒草和构树，芒草和构树的种植方式为间作方式，两种植物间距为25cm，芒草每亩播撒量为25kg，种植宽度为3m，构树种植宽度为8m；
（4）1年后收割芒草地上部分，留茬3-5cm，收割的芒草移出集中处理；
（5）2年后将芒草和构树连根整理移除集中处理；
（6）将活化剂施用于步骤（5）的土壤中，活化剂施用量为30mg/kg干土，翻耕混合均匀；
（7）在步骤（6）翻耕后的土壤中扦插竹柳，竹柳长度为18cm，；
（8）1.5年后将竹柳连根整理移除集中处理。
处理后土壤污染因子含量：
单位：mg/kg
污染因子 Pb As Cu
处理后土壤 28 12 20
按照本实施例种植能源植物的情况下，土壤中各重金属含量指标符合国家土壤环境质量标准。
实施例3
某重金属污染土壤，污染因子为Pb、As、Cu、Zn，其中Pb含量1211mg/kg，As含量457mg/kg，Cu601 mg/kg，Zn 811mg/kg。
一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：
（1）将污染土壤上的杂草、灌木、石块等杂物进行人工清除；
（2）将微生物施用于待修复土壤，各菌种配比为：厚壁菌：单胞菌：菌根菌：植物乳杆菌=1:4:2:1，微生物添加量为2×109CFU/g干土，翻耕混合均匀；
（3）在步骤（2）翻耕后的土壤中种植芒草和构树，芒草和构树的种植方式为间作方式，两种植物间距为30cm，芒草每亩播撒量为30kg，种植宽度为5m，构树种植宽度为10m；
（4）1年后收割芒草地上部分，留茬3-5cm，收割的芒草移出集中处理；
（5）2年后将芒草和构树连根整理移除集中处理；
（6）将活化剂施用于步骤（5）的土壤中，活化剂施用量为40mg/kg干土，翻耕混合均匀；
（7）在步骤（6）翻耕后的土壤中扦插竹柳，竹柳长度为20cm，；
（8）2年后将竹柳连根整理移除集中处理。
处理后土壤污染因子含量：
单位：mg/kg
污染因子 Pb As Cu Zn
处理后土壤 31 9 25 52
按照本实施例种植能源植物的情况下，土壤中各重金属含量指标符合国家土壤环境质量标准。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，包括以下步骤：
（1）将重金属污染土壤上的杂草、灌木、石块等杂物进行人工清除；
（2）将微生物施用于待修复土壤，翻耕混合均匀；
（3）在步骤（2）翻耕后的土壤中种植芒草和构树；
（4）1年后收割芒草地上部分，留茬3-5cm，收割的芒草移出集中处理；
（5）2年后将芒草和构树连根整理移除集中处理；
（6）将活化剂施用于步骤（5）的土壤中，翻耕混合均匀；
（7）在步骤（6）翻耕后的土壤中扦插竹柳；
（8）1~2年后将竹柳连根整理移除集中处理。
2.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（1）重金属为镉、铅、砷、铜、锌的一种或几种金属的任意组合。
3.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（2）微生物为厚壁菌、单胞菌、菌根菌和植物乳杆菌混合微生物，各菌种配比为：厚壁菌：单胞菌：菌根菌：植物乳杆菌=1:2~4:2~4:1，微生物添加量为1×108~2×109CFU/g干土。
4.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（2）、步骤（6）翻耕深度为20cm~30cm。
5.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（3）芒草和构树的种植方式为间作方式，两种植物间距为20cm~30cm。
6.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（3）芒草种植方式为撒种播种，每亩播撒量为20~30kg，种植宽度为2m~5m。
7.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（3）构树种植方式为栽种，种苗为一年生构树，地径为0.4~0.6cm，株高50~80cm，种植密度为株距1~1.2m，行距1~1.2m，种植宽度5m~10m。
8.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（6）活化剂为聚天冬氨酸和聚丙烯酸的混合物，各组分质量百分比为：聚天冬氨酸：聚丙烯酸=1:1，活化剂施用量为20~40mg/kg干土。
9.根据权利要求1所述的一种能源植物间作-轮作修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤（7）竹柳种植方式为扦插，竹柳粗度为0.5~0.8cm，长度15cm~20cm，种植密度为株距1~1.2m，行距1~1.2m。
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