CN109909292A

CN109909292A - 一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法

Info

Publication number: CN109909292A
Application number: CN201910146271.0A
Authority: CN
Inventors: 王冬良; 郁琳洁; 郜文慧; 杨义; 王松
Original assignee: Anhui Fuyang Jinfeng Ecological Agriculture Co Ltd; Anhui Agricultural University AHAU
Current assignee: Anhui Fuyang Jinfeng Ecological Agriculture Co Ltd; Anhui Agricultural University AHAU
Priority date: 2019-02-27
Filing date: 2019-02-27
Publication date: 2019-06-21
Anticipated expiration: 2039-02-27
Also published as: CN109909292B

Abstract

本发明公开了一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，包括如下步骤：（1）品种选择；（2）整地；（3）种植；（4）种植后管理。本发明利用富集植物鸢尾来修复土壤铅污染，具有不破坏土壤理化性质，不引起二次污染、保护耕作层不受风蚀水蚀、且费用低、操作性强等优点，是一种土壤铅污染修复的理想方法，具有很好的市场推广应用价值。

Description

一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法

技术领域

本发明属于重金属污染土壤的植物修复技术领域，具体涉及一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法。

背景技术

土壤中重金属污染物（如铜、镉、铅等）的含量随着工业化的发展、城市化的进程逐年增加，尤其是重金属铅对人体健康及植物生长的毒害性最大。矿产开发，工业生产，农业生产等是铅排入到土壤中的主要途径，由于土壤的吸附性，铅极易在土壤中富集。据统计，过去50年中大约有 7.83×105吨铅被排入土壤中，造成土壤重金属铅污染，进而被农作物富集，最终摆上餐桌，在体内恶性循环。鉴于铅的巨大毒害作用，人们对土壤铅修复相关的技术研究也一直在继续。目前，土壤铅污染的修复主要有两种思路：一是将铅从土壤中吸附出来，减少总量；二是降低铅的活性。目前，涉及物理、化学和生物等修复方法。利用物理或化学方法虽在短时间内能取得较好的修复效果，但容易产生二次污染，且工程量大，修复成本高；而利用生物修复（植物、动物或微生物等）则能有效避免二次污染。植物修复作为一种以光合作用为驱动的低成本、环境友好、效益高且前景广阔的重金属修复技术，已成为广大科技工作者关注的热点。而植物修复的基础和关键则是重金属耐性植物和超富集品种的筛选。由于铅负电性较高，易与土壤中有机质和铁锰氧化物等形成共价键，难被植物吸收，在一定程度上限制了铅污染土壤的植物修复规模。为了拓展修复土壤铅污染的植物种类和修复方法，本发明在对鸢尾属植物进行铅富集品种筛选的基础上，通过植物激素调控、种植密度和管理方式等实现铅污染土壤的修复。

发明内容

本发明的目的是针对现有的问题，提供了一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，以拓展修复土壤铅污染的植物种类，提高铅污染土壤的植物修复效率。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，包括如下步骤：

（1）品种选择：

选择超富集铅，且生长周期短、生物量大、耐逆性强的鸢尾品种；

（2）整地：

先对需要修复的土壤进行施肥，然后采用平畦栽培，畦宽为1.5~2m，沟深为20~25cm，再浇水备用；

（3）种植：

测定步骤（2）中土壤中铅的含量来确定步骤（1）中选取的鸢尾的种植密度，具体是：铅含量在50mg/kg以内时，鸢尾的种植密度为8~10株/m²，铅含量超过50mg/kg时，鸢尾的种植密度为13~15株/m²；

（4）种植后管理：

a. 等步骤（3）中的鸢尾生长至苗期时，在鸢尾的叶面上均匀施以50~60 µmol·L^-1的褪黑素溶液；

b. 等操作a中的鸢尾生长至旺盛生长期时，在鸢尾的叶面上均匀施以140~150µmol·L^-1的褪黑素溶液；

c. 等操作b中的鸢尾生长至开花期时，在鸢尾的叶面上均匀施以90~100µmol·L^-1的褪黑素溶液；

d. 等到操作c中的鸢尾地上部分生物量达到最大值时，将鸢尾整株连根拔起，从土壤中移走，并做集中处理；

f. 测定操作d中土壤中铅的含量，对于铅含量仍不达标的土壤进行重复种植，直至最终清除土壤中的铅。

进一步的，所述步骤（1）中鸢尾品种为西伯利亚鸢尾、北陵鸢尾、蝴蝶花、矮鸢尾、香根鸢尾、有髯鸢尾中的任意一种。

进一步的，所述步骤（2）中施肥的方式为：每亩施以有机肥2500~3000kg，生石灰18~22kg，铁锰螯合剂溶液8~10L。

进一步的，所述步骤（3）中种植时土壤中的持水量控制为45~55%。

进一步的，所述步骤（3）中鸢尾种植后浇水控制土壤中的持水量为60~70%，同时注意防寒防旱，并加强病虫害防治工作。

本发明利用富集植物鸢尾来修复土壤铅污染，具有不破坏土壤理化性质，不引起二次污染、保护耕作层不受风蚀水蚀、且费用低、操作性强等优点，是一种土壤铅污染修复的理想方法。实验证明植物鸢尾是一种富集植物，本发明利用鸢尾对铅的超富集吸附作用，通过在铅污染的土壤上种植这种富集植物，使铅污染土壤得到修复，与现有技术相比，既不破坏污染现场土壤的理化结构、培肥地力，又大大降低了修复费用。具体方法是，首先选择超富集铅，且生长周期短、生物量大、耐逆性强的鸢尾品种，从品种上进行优化，然后对需要修复的土壤进行施肥，其中生石灰可以中和酸性土壤，还可以抑制丝核菌、软腐菌、根线虫等病虫害，整地时，合理调节畦宽和沟深，以利于排水，整地后进行种植，通过测定土壤中铅的含量来确定种植的密度，当种植密度过小时，修复效果不显著，种植密度过大时，生长空间降低，从而限制鸢尾的生长发育，也不利于鸢尾对土壤的修复，申请人在大量的实验中发现，当土壤中铅含量在50mg/kg以内时，每平方米种植8~10株，修复效果最显著，铅含量超过50mg/kg时，每平方米种植13~15株，修复效果最显著。根据鸢尾每个时期的生长状况，喷施一定浓度的褪黑素溶液，一方面来来加强植株的营养生长，另一方面通过代谢调节来增加植物体内铅富集能力。等到鸢尾长至地上部生物量最大时，基本上对铅富集也最高，此时将鸢尾整株连根拔起，从土壤中移走，并做集中处理。

本发明相比现有技术具有以下优点：

本发明利用富集植物鸢尾来修复土壤铅污染，具有不破坏土壤理化性质，不引起二次污染、保护耕作层不受风蚀水蚀、且费用低、操作性强等优点，是一种土壤铅污染修复的理想方法，具有很好的市场推广应用价值。

具体实施方式

实施例1

品种筛选盆栽试验

试验地点设在安徽农业大学试验基地大棚中，地理位置为东经117°14'，北纬31°52'，海拔约10m，该试验地周围没有污染源，是重金属未污染区。该地区是暖温带向亚热带的过渡气候带，为亚热带湿润季风气候，年平均气温15.7℃，降雨量940-1000mm，日照约2100h。盆栽试验采自基地表土（1-20cm），土壤类型黑棕壤土。

试验确定铅单一污染，处理浓度40mg/kg，以无污染的土壤为对照（CK），盆栽品种有西北利亚鸢尾、北陵鸢尾、德国鸢尾、蝴蝶花、矮鸢尾，香根鸢尾、有髯鸢尾等7种。塑料盆规格Φ=30cm，H=20cm。将土风干后，过4mm筛后，处理中铅与土混匀，对照直接装土。平衡两周后，选择生长一致的鸢尾小苗，分别移栽到对照和处理盆中，每盆两株。3次重复。根据盆中水分情况，定期浇未检出铅的自来水，使土壤含水量保持在田间持水量的60-70%。待鸢尾成熟后，整株收获烘干，实施相关项目测定。具体实验对比数据如下表1和表2所示：

表1 铅处理下不同鸢尾品种生物量变化单位：g

由表1可知，在同样的生长环境条件下，与对照相比，7个鸢尾品种整株干重量下降幅度大的有德国鸢尾、矮鸢尾、香根鸢尾、有髯鸢尾这4个品种，表明铅污染影响到这4个品种的生长。而西北利亚鸢尾、北陵鸢尾、蝴蝶花这3个品种的生长量受铅污染影响较小，一定程度上说明它们对铅污染耐受性高。

表2 铅处理下不同鸢尾植株体内铅含量测定单位：mg

由表2可知，西北利亚鸢尾、北陵鸢尾、蝴蝶花这3个品种体内铅含量富集较高，而德国鸢尾、矮鸢尾、香根鸢尾、有髯鸢尾这4个品种体内铅含量相对较低。以上研究结果可为土壤铅污染修复的鸢尾品种筛选提供参考，也说明了植物间不同品种对铅的耐受性有一定的差异。

实施例2

激素、铁锰螯合剂等外源物喷施试验

试验地点设在安徽省阜阳市农业科技示范园内，地理位置为东经115°81'，北纬32°89'，海拔约20m，该试验地周围紧邻工矿企业，一定程度上受到重金属污染，尤其是铅污染较严重。该地区属暖温带半湿润季风气候，年平均气温14.3℃，降雨量900-1000mm，日照约2200h。土壤类型黄棕壤土。

在铅污染的试验地上，划分试验小区，每小区30m²。分别种植西北利亚鸢尾、北陵鸢尾、蝴蝶花这3个品种，设处理和对照各一组，3次重复。具体实验时按照下述方法进行操作：

（1）品种选择：

（2）整地：

先对需要修复的土壤进行施肥，然后采用平畦栽培，畦宽为1.75m，沟深为22.5cm，再浇水备用；

（3）种植：

测定步骤（2）中土壤中铅的含量来确定步骤（1）中选取的鸢尾的种植密度，具体是：铅含量在50mg/kg以内时，鸢尾的种植密度为9株/m²，铅含量超过50mg/kg时，鸢尾的种植密度为14株/m²；

（4）种植后管理：

a. 等步骤（3）中的鸢尾生长至苗期时，在鸢尾的叶面上均匀施以55µmol·L^-1的褪黑素溶液；

b. 等操作a中的鸢尾生长至旺盛生长期时，在鸢尾的叶面上均匀施以145µmol·L^-1的褪黑素溶液；

c. 等操作b中的鸢尾生长至开花期时，在鸢尾的叶面上均匀施以95µmol·L^-1的褪黑素溶液；

进一步的，所述步骤（2）中施肥的方式为：每亩施以有机肥2750kg，生石灰20kg，铁锰螯合剂溶液9L。

进一步的，所述步骤（3）中种植时土壤中的持水量控制为50%。

进一步的，，所述步骤（3）中鸢尾种植后浇水控制土壤中的持水量为65%，同时注意防寒防旱，并加强病虫害防治工作。

处理组按照上述方式添加褪黑素、铁锰螯合剂等外源物质，对照组为不添加任何外源物质。按照相同种植方式进行种植，正常肥水管理。待鸢尾成熟后，整株收获烘干，实施相关项目测定。实验对比数据数据如下表3所示：

表3 外源物质处理下不同鸢尾植株体内铅含量测定单位：mg

由表3可知，与对照相比，通过外源施加物质，西北利亚鸢尾、北陵鸢尾、蝴蝶花这3个品种体内铅富集有一定幅度升高。说明褪黑素、铁锰螯合剂等外源物质在释放游离铅，促进鸢尾生长的同时，更大程度上提升对铅的吸附能力。

Claims

1.一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）品种选择：

（2）整地：

（3）种植：

（4）种植后管理：

2.根据权利要求1所述一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，其特征在于，所述步骤（1）中鸢尾品种为西伯利亚鸢尾、北陵鸢尾、蝴蝶花、矮鸢尾、香根鸢尾、有髯鸢尾中的任意一种。

3.根据权利要求1所述一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，其特征在于，所述步骤（2）中施肥的方式为：每亩施以有机肥2500~3000kg，生石灰18~22kg，铁锰螯合剂溶液8~10L。

4.根据权利要求1所述一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，其特征在于，所述步骤（3）中种植时土壤中的持水量控制为45~55%。

5.根据权利要求1所述一种利用富集花卉鸢尾修复土壤铅污染的方法，其特征在于，所述步骤（3）中鸢尾种植后浇水控制土壤中的持水量为60~70%，同时注意防寒防旱，并加强病虫害防治工作。