CN109622601B

CN109622601B - 一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法

Info

Publication number: CN109622601B
Application number: CN201811473423.XA
Authority: CN
Inventors: 徐灿灿; 刘锐; 陈吕军
Original assignee: Bureau Of Agriculture Countryside And Water Conservancy Of Nanhu District Jiaxing City; ZHEJIANG TSINGHUA YANGTZE RIVER DELTA RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: Bureau of agriculture, countryside and water conservancy of Nanhu District, Jiaxing City; Zhejiang Tsinghua Yangtze River Delta Research Institute
Priority date: 2018-12-04
Filing date: 2018-12-04
Publication date: 2021-09-07
Anticipated expiration: 2038-12-04
Also published as: CN109622601A

Abstract

本发明公开了一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，该方法包括向总汞含量在0.3～3mg·kg^‑1之间的农田土壤中撒入黄腐酸，再翻耕；栽培棉花，向棉花幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；成熟后收获棉花；再撒入黄腐酸，翻耕；栽培印度芥菜，浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；成熟后印度芥菜；进行多季轮作，直至汞污染农田土壤中总汞含量＜0.3mg·kg^‑1。本发明方法显著提高棉花和印度芥菜对土壤中汞的吸收，并有效促进根部中的汞元素向地上部分转移，进而大大提高汞污染农田土壤的修复效率。

Description

一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，尤其涉及一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法。

背景技术

我国受重金属污染的耕地面积较广，2014年环保部公布的《全国土壤污染状况调查公报》结果显示，汞污染点位超标率达1.6％。汞是一种人体非必须的有毒重金属元素，它进入人体后能损伤人的神经、肾脏和生殖系统。由于对人体健康的危害巨大，汞被国际卫生组织列为优先控制污染物。土壤中的汞可通过食物链在人体中富集，所以受汞污染的土壤被认为是全球环境和人类健康风险的主要来源之一。因此，土壤汞污染的治理迫在眉睫。

棉花，是锦葵科(Malvaceae)棉属(Gossypium)植物，其生物量大，已有报道其对镉、铅、锌等重金属有较强的富集能力，在重金属污染土壤的修复中有良好的应用前景，而对汞修复的报道相对较少。印度芥菜(Brassica juncea)，对多种重金属具有积累作用，经常被作为植物土壤修复引进的植物。

植物修复相对于物理、化学等其他修复方法，属于安全、成本低、环境友好型的重金属污染治理措施。但是，植物修复汞污染也存在一些弊端，如：到目前为止，还未发现汞的超富集植物；土壤中大部分汞以惰性形态存在；生物可利用态汞含量普遍偏低，单独的植物修复，植物富集量小，修复周期长等。

目前，已有大量研究发现，人工诱导剂-硫代硫酸盐可以使汞的活性增强，并形成汞-硫代硫酸盐络合物，该部分汞络合物可以被植物有效地吸收，并迁移、高倍富集于其他地上部分。例如：申请公布号为CN101786098A的发明专利申请公开了一种硫代硫酸铵促进汞污染土壤植物修复的方法，该方法包括：1)在汞污染土壤中种植油菜；2)待油菜生长2-3个月后，向土壤中添加硫代硫酸铵溶液，每公斤土壤中硫代硫酸铵施用量为2-6g；3)加入硫代硫酸铵后的3-10天收割植物。

然而，植物根部和其它组织间存在很强的阻碍汞迁移的机理，根部吸收的汞很难迁移到植物的其他组织部分。有研究表明，柳树体内绝大多数的汞是积累在根部细胞壁中，只有0.45～0.65％的汞会转移到植物的地上部分；而当土壤中添加碘化物后，可以提高柳树对汞的吸收能力，其根部汞浓度是添加前汞浓度的8倍。

因此，有必要探究一种新的中低浓度汞污染农田土壤的修复方法，以解决植物根部和其它组织间存在阻碍汞迁移的问题，进一步促进植物根系中的汞向植物茎干中转移，以扩大植物自身对汞吸收的容量，提高植物对汞的富集量，从而提高植物修复重金属汞的效率。

发明内容

本发明提供了一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，该方法显著提高棉花和印度芥菜，对污染农田土壤中汞的富集能力，并促进植株根部的汞向地上部转运，大大提高汞污染农田土壤的修复效率。

具体技术方案如下：

一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，该方法选择总汞含量在0.3～3mg·kg^-1之间的受汞污染的农田土壤进行植物修复，具体包括以下步骤：

(1)向农田土壤中撒入0.037～0.3kg·m^-2的黄腐酸，再对农田土壤进行翻耕；

(2)将棉花种子播种至农田土壤中进行栽培，并在播种后的4～7周内，向棉花幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待棉花成熟后，连根收获棉花；

(3)再次向农田土壤中撒入0.037～0.3kg·m^-2的黄腐酸，然后对农田土壤进行翻耕；

(4)将印度芥菜幼苗移栽至农田土壤中进行栽培，并在移栽后1～4周内，向印度芥菜幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待印度芥菜成熟后，连根收获印度芥菜；

(5)重复步骤(1)～(4)，对棉花和印度芥菜进行多季轮作，直至汞污染农田土壤中总汞含量＜0.3mg·kg^-1。

本发明中，黄腐酸的使用能够促进植物生长，更可以作为土壤汞的活化剂，促进植物对土壤汞的吸收，更促进根部汞向地上部分转移，从而大大促进植物对汞的吸收；吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液能够促进植物根系生长，使根系发达，进而有利于对土壤汞吸收；赤霉素的使用可促进植物茎伸长、叶片扩大，即植物地上部分生长，更有利于植物地上部分对根部汞的转运吸收。

在棉花播种或印度芥菜移栽至农田土壤之前，将黄腐酸撒入农田土壤中然后翻耕，有利于土壤汞与黄腐酸的充分接触，且黄腐酸以粉剂投加，可起缓释活化剂的作用，使效用更长效，且该作用，不会像浇灌硫代硫酸盐水溶液那样容易使植物变黄、使植物产量降低。投加黄腐酸，可使土壤适当酸化，从而使土壤中碳酸盐结合态汞、铁锰氧化态汞更易释放，黄腐酸易络合汞，从而使有机结合态、铁锰氧化态等具有潜在生物有效性的汞，易被植物吸收，从而不断降低土壤中有效汞、潜在有效汞含量。

在植物根部浇灌吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液，不仅促使植物根系生长，吲哚丁酸、萘乙酸也具有部分酸化土壤的作用，也可络合汞，促进汞在植物根部吸收，在黄腐酸作用下，富集在根部的汞，往地上部分转移。黄腐酸与吲哚丁酸、萘乙酸，具有协同促进植物生长，促进植物吸收汞的作用。

作为优选，步骤(1)中，所述黄腐酸的撒入量为0.075～0.225kg·m^-2。对于中低浓度汞污染农田土壤，黄腐酸作为有机活化剂，量太少活化作用弱，黄腐酸投加量过大，基本不起活化作用，反而可能抑制植物对汞的吸收。

作为优选，步骤(1)和步骤(3)中，所述翻耕的深度为15～20cm。农田汞污染主要在20cm左右的表土层，而植物根部的吸收也基本在表土层最强，植物修复对根际及周边土壤中的污染物先进行吸收，15～20cm的表土进行翻耕，有利于黄腐酸与土壤汞充分接触，有利土壤汞的活化，从而促使植物对汞的吸收富集，15～20cm的翻耕也有利于黄腐酸的作用更长效，此外15～20cm的翻耕相对也较经济。

作为优选，步骤(2)中，所述棉花的播种密度为1500～2500株/亩；步骤(4)中，所述印度芥菜的移栽密度为5000～7000株/亩。棉花单株生物量大，相对而言印度芥菜单株生物量小些。种植密度太低，不利于植物对土壤汞的吸收，种植密度过高，不利于植物的生长，也不利于对土壤汞的吸收。

作为优选，步骤(2)和步骤(4)中，所述混合水溶液的施用量为350～500L/亩；其中，吲哚丁酸的浓度为10～80mg·L^-1，萘乙酸的浓度为10～80mg·L^-1。吲哚丁酸和萘乙酸作为植物根部生长的调节剂，投加量过低，促进作用弱，投加浓度过高反而起抑制作用。此外，过低浓度的吲哚丁酸和萘乙酸起不到对汞的活化效果，过高的吲哚丁酸和萘乙酸可能反而抑制根部汞往地上部分转移。

作为优选，步骤(2)中，从播种后的5～8周开始，每间隔7～10天，向棉花幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2～3次；

步骤(4)中，从移栽后的1～4周开始，每间隔7～10天，向印度芥菜幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2～3次。赤霉素作为植物激素，能促进植物茎叶生长，植物苗期开始喷施更有利于茎叶的生长，地上部分生物量的增加更有利于发挥黄腐酸促进汞往地上部分的转移，从而更加促进植物对汞的吸收富集。

作为优选，步骤(2)中，在播种后的5～8周和9～12周内，向棉花幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2次；每次霉素的喷施量为50～100L/亩；赤霉素的浓度为20～50mg·L^-1。过低的赤霉素促进棉花地上部分生长作用弱，过高的赤霉素反而抑制地上部分生长。

步骤(4)中，在移栽后的1～4周和5～8周内，向印度芥菜的叶面喷施赤霉素，共喷施2次；每次霉素的喷施量为50～100L/亩；赤霉素的浓度为20～50mg·L^-1。过低的赤霉素促进印度芥菜地上部分生长作用弱，过高的赤霉素反而抑制地上部分生长。

作为优选，步骤(3)中，所述黄腐酸的撒入量为0.075～0.225kg·m^-2。植物对根际及周边土壤中的污染物先进行吸收，所以对根际土壤的修复效果最好，其他地方的土壤汞也会部分向根部迁移，但迁移量有限，所以每季投加适量的黄腐酸，然后翻耕土壤，可使土壤汞不断活化，促进土壤汞的迁移性，有利于植物吸收富集，黄腐酸投加量太低，促进作用弱，投加量过高，基本不起活化作用，反而可能抑制植物对汞的吸收。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明以棉花和印度芥菜作为修复植物，进行轮作，并分别在棉花播种前和印度芥菜移栽前将黄腐酸加入汞污染的农田土壤中再进行翻耕，然后分别在棉花播种后和印度芥菜移栽后向植株的根部浇灌吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液，显著提高棉花和印度芥菜对土壤中汞的吸收，并有效促进根部中的汞向地上部分转移，进而大大提高汞污染农田土壤的修复效率。

(2)本发明方法中所采用的黄腐酸、吲哚丁酸、萘乙酸和赤霉素，本身都为植物生长调节剂，适用于农田，成本低，且本发明方法相关操作也简单，农民易接受。

(3)本发明方法处理效果好且无二次污染，易于推广。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，以下列举的仅是本发明的具体实施例，但本发明的保护范围不仅限于此。

实施例1

1、修复植物：选取棉花、印度芥菜作为修复植物，种植方式为棉花-印度芥菜轮作。

2、修复对象：选取浙江某地区总汞平均含量为0.68mg·kg^-1，土壤pH为6.3的农田土壤作为修复对象。

3、试剂的制备：用吲哚丁酸、萘乙酸配置浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液，配置浓度为25、30、35mg·L^-1的赤霉素溶液。

4、试验方法及结果：

(1)在汞污染农田上设置试验小区，每个小区16m²，每个处理3个重复，棉花种植密度为每个小区50株，印度芥菜移栽密度为每个小区150株。

(2)6月初，在种植棉花前，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，翻土深度为15cm左右，然后播种棉花籽，适当浇水。种植4周后，用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩地400L。种植5周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；种植6周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；在播种棉花籽9周后，喷施35mg·L^-1赤霉素1次，喷施量为每亩地60L(以上处理简称：单种苎麻+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸混合液+赤霉素，即：处理8)。除以上之外，常规管理农田。

设置8个处理：

处理1：单种棉花(即无黄腐酸、吲哚丁酸·萘乙酸混合液和赤霉素的添加)；

处理2：单种棉花+黄腐酸(即无吲哚丁酸·萘乙酸混合液和赤霉素的添加)；

处理3：单种棉花+吲哚丁酸·萘乙酸混合液(即无黄腐酸和赤霉素的添加)；

处理4：单种棉花+赤霉素(即无黄腐酸和吲哚丁酸·萘乙酸混合液的添加)；

处理5：单种棉花+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸混合液(即无赤霉素的添加)；

处理6：单种棉花+黄腐酸+赤霉素(即无吲哚丁酸·萘乙酸混合液的添加)；

处理7：单种棉花+吲哚丁酸·萘乙酸混合液+赤霉素(即无黄腐酸的添加)；

处理8：单种棉花+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸混合液+赤霉素。

上述处理中，在添加黄腐酸、吲哚丁酸·萘乙酸混合液和赤霉素时添加方式相同，区别仅在于有无添加；各处理之间除上述描述内容有所区别为外，其余内容与处理8相同。

(3)种植6个月后，连根收获棉花，每个小区采根际土壤，植株带回实验室，洗净后风干，称重并计算生物量(除去棉絮后的植株生物量)，棉花根、地上部分分开，分别研磨消解后，测总汞。采回的土壤在实验室风干，过100目筛，消解后测总汞。

结果：

总结：单独种植棉花对汞污染农田土壤修复效果不佳，且汞主要富集在根部，富集量小；投加黄腐酸，不仅促进棉花对汞的吸收，更促进根部汞向地上部分转移，黄腐酸在一定程度上也促进棉花生长；吲哚丁酸·萘乙酸促进汞在植物根部的富集；黄腐酸与吲哚丁酸·萘乙酸，具有协同促进植物修复汞的作用；赤霉素促进植物茎叶生长，从而在一定程度上促进植物对汞的吸收、修复。

(4)12月初，收完棉花后，对原棉花+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素的小区(处理8)，投入0.075kg·m^-2的黄腐酸，并进行翻土，翻土深度为15cm左右，移栽印度芥菜苗，适当浇水，2周后用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩400L。移栽3周后，对植株叶面喷施25mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L，移栽5周后喷施30mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L。除以上外，常规管理农田。6个月左右后，即到第二年5月中下旬，连根收获印度芥菜。采集根际土进行总汞测试。

12月初，原先只种棉花的小区，也进行15cm左右深度的翻土，移栽印度芥菜后浇水，然后进行常规管理(即：对照处理)，同印度芥菜+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素小区，同时连根收获，采集根际土进行总汞测试。

结果：只种棉花和印度芥菜的小区(即：棉花-印度芥菜轮作，不添加黄腐酸、吲哚丁酸·萘乙酸混合液和赤霉素)，修复后，土壤总汞含量为0.63mg·kg^-1；棉花-印度芥菜+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素的小区(即：棉花-印度芥菜轮作，添加黄腐酸、吲哚丁酸·萘乙酸混合液和赤霉素)，修复后，根际土壤汞为0.23mg·kg^-1。

植物修复对根际土壤及周边土壤中的污染物先进行吸收，所以翻土可以使得未被植物修复的土，翻耕到根际或周围，被植物修复。这样，每季，不断翻耕，不断进行强化植物修复，直至汞污染农田表土部分土壤中总汞含量＜0.3mg·kg^-1。

实施例2

3、试剂的制备：用吲哚丁酸、萘乙酸配置浓度均为8、20、85mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液，配置浓度为25、30、35mg·L^-1的赤霉素溶液。

4、试验方法及结果：

(2)6月初，在种植棉花前，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，翻土深度为15cm左右，然后播种棉花籽，适当浇水。种植4周后，分别用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩地400L。种植5周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；种植6周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；在播种棉花籽9周后，喷施35mg·L^-1赤霉素1次，喷施量为每亩地60L(处理C)。除以上之外，常规管理农田。

设置7个处理：

处理A：单独棉花；

处理B：0.075kg·m^-2黄腐酸+赤霉素；

处理C：0.075kg·m^-2黄腐酸+20mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理D：0.03kg·m^-2黄腐酸+20mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理E：0.35kg·m^-2黄腐酸+20mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理F：0.075kg·m^-2黄腐酸+8mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理G:0.075kg·m^-2黄腐酸+85mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

所有处理除添加生长剂含量不一样外，其他操作都相同。

棉花修复后结果：

结论：低投加量黄腐酸，对棉花修复汞污染农田土壤的促进作用弱，过高投加量的黄腐酸基本不促进棉花修复汞，反而可能起抑制作用；低浓度的吲哚丁酸·萘乙酸混合液促进棉花修复作用弱，过高浓度的吲哚丁酸·萘乙酸基本不起促进作用，反而可能抑制汞向地上部分转移。

(4)12月初，收完棉花后，对原棉花+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素的小区，投入0.075kg·m^-2的黄腐酸并进行翻土，翻土深度为15cm左右，移栽印度芥菜苗，适当浇水，每小区种植150株，2周后用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩400L，移栽3周后，对植株叶面喷施25mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L，移栽5周后喷施30mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L。除以上外，常规管理农田。6个月左右后，即到第二年5月中下旬，连根收获印度芥菜。采集根际土进行总汞测试。

设置7个处理：

处理a：单独印度芥菜；

处理b：0.075kg·m^-2黄腐酸+赤霉素；

处理c：0.075kg·m^-2黄腐酸+20mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理d：0.03kg·m^-2黄腐酸+20mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理e：0.35kg·m^-2黄腐酸+20mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理f：0.075kg·m^-2黄腐酸+8mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

处理g：0.075kg·m^-2黄腐酸+85mg·L^-1吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素；

6个月左右后，即到第二年5月中下旬，连根收获印度芥菜。采集根际土进行总汞测试。

棉花-印度芥菜轮作修复后结果：

结论：对于棉花-印度芥菜轮作，低投加量黄腐酸，对植物修复汞污染农田土壤的促进作用弱，过高投加量的黄腐酸基本不促进植物修复汞，反而可能起抑制作用；低浓度的吲哚丁酸·萘乙酸混合液促进植物修复作用弱，过高浓度的吲哚丁酸·萘乙酸基本不起促进作用，反而可能抑制汞向地上部分转移。

实施例3

4、试验方法

(2)6月初，在种植棉花前1天，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，翻土深度为15cm左右，然后播种棉花籽，适当浇水。种植4周后，分别用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩地400L。种植5周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；种植6周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；在播种棉花籽9周后，喷施35mg·L^-1赤霉素1次，喷施量为每亩地60L。除以上之外，常规管理农田。种植6个月后，连根收获棉花。

(4)12月初，收完棉花后，在移栽印度芥菜前1天，对原棉花+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素的小区，投入0.075kg·m^-2的黄腐酸，并进行翻土，翻土深度为15cm左右，移栽印度芥菜苗，适当浇水，2周后用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩400L。移栽3周后，对植株叶面喷施25mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L，移栽5周后喷施30mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L。除以上外，常规管理农田。6个月左右后，即到第二年5月中下旬，连根收获印度芥菜。采集根际土进行总汞测试。

以上处理记为处理I：即种植棉花前1天，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，种植印度芥菜前1天，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土。

设置其他处理：

处理II：种植棉花后2个月后，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，种植印度芥菜2个月后，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，其他操作都相同；

处理III：棉花收获前10天，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，印度芥菜收获前10天，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，其他操作都相同。

结果：

处理I：修复后土壤汞含量为0.23mg·kg^-1。；

处理II：修复后土壤汞含量为0.46mg·kg^-1；

处理III：修复后土壤汞含量为0.53mg·kg^-1。

结论：黄腐酸在植物种植前投加并翻土的投加方式效果最好。

实施例4

处理一(单种棉花)：

1、修复植物：选取棉花作为修复植物。

3、试剂的制备：用吲哚丁酸、萘乙酸配置浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液，配置浓度为30、35mg·L^-1的赤霉素溶液。

4、试验方法

(1)在汞污染农田上设置试验小区，每个小区16m²，每个处理3个重复，棉花种植密度为每个小区50株。

(2)6月初，在种植棉花前，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，翻土深度为15cm左右，然后播种棉花籽，适当浇水。种植4周后，用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩地400L。种植5周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；种植6周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；在播种棉花籽9周后，喷施35mg·L^-1赤霉素1次，喷施量为每亩地60L。除以上之外，常规管理农田。种植6个月后，连根收获棉花。

(3)第二年6月初，在原先处理的小区里继续进行处理，棉花播种前，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，翻土深度为15cm左右，然后播种棉花籽，适当浇水。种植4周后，用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩地400L。种植5周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；种植6周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；在播种棉花籽9周后，喷施35mg·L^-1赤霉素1次，喷施量为每亩地60L。除以上之外，常规管理农田。种植6个月后，连根收获棉花。采集根际土进行总汞测试。

处理二(单种印度芥菜)：

1、修复植物：选取印度芥菜作为修复植物。

3、试剂的制备：用吲哚丁酸、萘乙酸配置浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液，配置浓度为25、30mg·L^-1的赤霉素溶液。

4、试验方法

(1)在汞污染农田上设置试验小区，每个小区16m²，每个处理3个重复，印度芥菜移栽密度为每个小区150株。

(2)12月初，在移栽印度芥菜前，投入0.075kg·m^-2的黄腐酸，进行翻土，翻土深度为15cm左右，移栽印度芥菜苗，适当浇水，2周后用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩400L。移栽3周后，对植株叶面喷施25mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L，移栽5周后喷施30mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L。除以上外，常规管理农田。6个月左右后，连根收获印度芥菜。

(3)第二年12月初，在原先处理的小区里继续进行处理，移栽印度芥菜前，投入0.075kg·m^-2的黄腐酸，进行翻土，翻土深度为15cm左右，移栽印度芥菜苗，适当浇水，2周后用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩400L。移栽3周后，对植株叶面喷施25mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L，移栽5周后喷施30mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L。除以上外，常规管理农田。6个月左右后，连根收获印度芥菜。采集根际土进行总汞测试。

处理三(棉花-印度芥菜轮作)：

4、试验方法

(2)6月初，在种植棉花前，撒入0.075kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，翻土深度为15cm左右，然后播种棉花籽，适当浇水。种植4周后，用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩地400L。种植5周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；种植6周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；在播种棉花籽9周后，喷施35mg·L^-1赤霉素1次，喷施量为每亩地60L。除以上之外，常规管理农田。

(3)种植6个月后，连根收获棉花。12月初，收完棉花后，对原棉花+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素的小区，投入0.075kg·m^-2的黄腐酸，并进行翻土，翻土深度为15cm左右，移栽印度芥菜苗，适当浇水，2周后用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为20mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩400L。移栽3周后，对植株叶面喷施25mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L，移栽5周后喷施30mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L。除以上外，常规管理农田。6个月左右后，即到第二年5月中下旬，连根收获印度芥菜。采集根际土进行总汞测试。

结果：

处理一：修复后，根际土壤汞为0.35mg·kg^-1。

处理二：修复后，根际土壤汞为0.33mg·kg^-1。

处理三：修复后，根际土壤汞为0.23mg·kg^-1。

结论：采用棉花-印度芥菜轮作的修复方式，效果最好。

实施例5

2、修复对象：选取浙江某地区总汞平均含量为1.95mg·kg^-1，土壤pH为6.4的农田土壤作为修复对象。

3、试剂的制备：用吲哚丁酸、萘乙酸配置浓度均为30mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液，配置浓度为25、30、35mg·L^-1的赤霉素溶液。

4、试验方法及结果：

(1)在汞污染农田上设置试验小区，每个小区16m²，每个处理3个重复，棉花种植密度为每个小区60株，印度芥菜移栽密度为每个小区160株。

(2)6月初，在种植棉花前，撒入0.15kg·m^-2的黄腐酸进行翻土，翻土深度为15cm左右，然后播种棉花籽，适当浇水。种植4周后，用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为30mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩地400L。种植5周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；种植6周后，对植株叶面喷施30mg·L^-1的赤霉素1次，喷施量为每亩地60L；在播种棉花籽9周后，喷施35mg·L^-1赤霉素1次，喷施量为每亩地60L。除以上之外，常规管理农田。

设置其他处置：单种棉花。

(3)种植6个月后，连根收获棉花。

(4)12月初，收完棉花后，对原棉花+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素的小区，投入0.15kg·m^-2的黄腐酸并进行翻土，翻土深度为15cm左右，移栽印度芥菜苗，适当浇水，2周后用吲哚丁酸、萘乙酸浓度均为30mg·L^-1的吲哚丁酸·萘乙酸混合液浇灌植物根部，浇灌量为每亩400L。移栽3周后，对植株叶面喷施25mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L，移栽5周后喷施30mg·L^-1赤霉素，喷施量为每亩60L。除以上外，常规管理农田。6个月左右后，即到第二年5月中下旬，连根收获印度芥菜。采集根际土进行总汞测试。

12月初，原先只种棉花的小区，也进行15cm左右深度的翻土，移栽印度芥菜后浇水，然后进行常规管理，同印度芥菜+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素小区同时连根收获，采集根际土进行总汞测试。

结果：只棉花-印度芥菜轮作小区(即：棉花-印度芥菜轮作，不添加黄腐酸、吲哚丁酸·萘乙酸混合液和赤霉素)，修复后，根际土壤总汞含量为1.85mg·kg^-1；棉花-印度芥菜轮作+黄腐酸+吲哚丁酸·萘乙酸+赤霉素的小区(即：棉花-印度芥菜轮作，添加黄腐酸、吲哚丁酸·萘乙酸混合液和赤霉素)，修复后，根际土壤汞为0.61mg·kg^-1。

Claims

1.一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，选择总汞含量在0.3~ 3 mg·kg^-1之间的受汞污染的农田土壤进行植物修复，具体包括以下步骤：

（1）向农田土壤中撒入0.037~0.3 kg·m^-2的黄腐酸，再对农田土壤进行翻耕；

（2）将棉花种子播种至农田土壤中进行栽培，并在播种后的4~7周内，向棉花幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待棉花成熟后，连根收获棉花；所述混合水溶液的施用量为350~500 L/亩；其中，吲哚丁酸的浓度为10~80 mg·L^-1，萘乙酸的浓度为10~80 mg·L^-1；从播种后的5~8周开始，每间隔7~10天，向棉花幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2~3次；每次赤霉素的喷施量为50~100 L/亩；赤霉素的浓度为20~50 mg·L^-1；

（3）再次向农田土壤中撒入0.037~0.3 kg·m^-2的黄腐酸，然后对农田土壤进行翻耕；

（4）将印度芥菜幼苗移栽至农田土壤中进行栽培，并在移栽后1~4周内，向印度芥菜幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待印度芥菜成熟后，连根收获印度芥菜；所述混合水溶液的施用量为350~500 L/亩；其中，吲哚丁酸的浓度为10~80 mg·L^-1，萘乙酸的浓度为10~80 mg·L^-1；从移栽后的1~4周开始，每间隔7~10天，向印度芥菜幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2~3次；每次赤霉素的喷施量为50~100 L/亩；赤霉素的浓度为20~50mg·L^-1；

（5）重复步骤（1）~（4），对棉花和印度芥菜进行多季轮作，直至汞污染农田土壤中总汞含量＜0.3 mg·kg^-1。

2.如权利要求1所述的利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，步骤（1）中，所述黄腐酸的撒入量为0.075~0.225 kg·m^-2。

3.如权利要求1所述的利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，步骤（1）和步骤（3）中，所述翻耕的深度为15~20 cm。

4.如权利要求1所述的利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，步骤（2）中，所述棉花的播种密度为1500~2500株/亩；步骤（4）中，所述印度芥菜的移栽密度为5000~7000株/亩。

5.如权利要求1所述的利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，步骤（3）中，所述黄腐酸的撒入量为0.075~0.225 kg·m^-2。