CN110026419A - 一种镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，包括：对镉铅中度污染农田土壤依次进行除草、施用基肥、翻耕、整地和起垄，移栽超积累型东南景天植株；在苗期和快速生长期分别喷施强化修复剂；在第二年度的4～5月，移除超积累型东南景天植株，再撒播油葵种子；然后，在所述第二年度的6月和7月，分别向油葵喷施强化修复剂；待油葵成熟后，收获油葵植株。本发明通过轮作超积累型东南景天和油葵，并配合强化修复剂的喷施，弥补了超积累型东南景天对深层土壤中重金属吸收能力的不足，显著提高了超积累型东南景天和油葵对待修复镉铅中度污染农田土壤中的重金属镉铅的吸附效果，进而提高了镉铅中度污染农田土壤的修复效果。
Description
技术领域
本发明涉及土壤重金属污染植物修复技术领域，尤其涉及一种镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法。
背景技术
随着近几十年来我国工业化以及农业现代化进程的加快，我国环境生态安全承受了不小的压力，农田土壤的污染问题日趋严峻。土壤的污染问题，尤其是农田土壤重金属污染的问题，直接导致了农产品的安全受到威胁，这关乎国计民生，因此治理农田土壤污染刻不容缓。
在所有的农田土壤重金属污染类型中，镉铅复合污染范围广、危害程度大，因此受到更多重视。对于大范围农田土壤的镉铅污染问题，目前尚没有一套完全实用的方法进行修复。
传统的修复方法，如植物避免修复，只能暂时解决农产品安全问题，根本性的土壤重金属超标问题并没有得到解决。一种较为先进的修复理念是通过种植超积累(富集)植物，将土壤中的镉铅等重金属吸收并移除，从而逐步降低土壤中的重金属总量，最终达到根治土壤重金属超标问题的目的。
授权公告号为CN104607453B的发明专利公开了一种铅-镉复合污染土壤的强化植物修复方法，该方法在铅-镉复合污染土壤中种植修复植物，在修复周期内按照土壤持水量为所述土壤田间持水量的60％～70％向所述土壤浇灌DOM溶液，DOM来源于土壤浸提液和秸秆腐殖化溶液的混合液，强化效果主要来源于DOM溶液对铅/镉的活化效应，利用DOM改变土壤中铅/镉的生物可利用性，提高修复植物修复铅/镉复合污染黄土的效果。
授权公告号为CN105750311B的发明专利公开了一种铅镉复合污染土壤综合生物修复方法，针对铅镉复合污染的土壤，以超累积植物修复为主，辅以能够提高植物修复效果的微生物修复和动物修复，增强土壤中铅、镉的生物有效性并由此促进植物的生长和吸收，提高污染土壤修复的综合效率。
超积累型东南景天是一种在我国衢州古老铅锌矿周边发现的原生超积累植物，具有极强的锌、镉富集能力，以及较强的铅富集能力。近年来，对其在治理农田土壤镉铅等重金属污染方面的应用多有报道。油葵是一种能够富集镉铅等多种重金属的油料作物，其生物量较大，并且根系较为发达。
发明内容
本发明的目的在于提供一种镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，该方法通过在镉铅中度污染农田中轮作油葵和超积累型东南景天，并在栽培过程中施加强化修复剂，显著提高了镉铅中度污染农田土壤的修复效果。
具体技术方案如下：
一种镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，包括以下步骤：
(1)在第一年度的秋季，对待修复的镉铅中度污染农田土壤依次进行除草、施用基肥、翻耕、整地和起垄，向所述农田土壤中移栽超积累型东南景天植株，进行栽培管理；
(2)在超积累型东南景天植株的苗期和快速生长期，分别向超积累型东南景天植株的叶片喷施强化修复剂；
所述强化修复剂的主要成分为内生菌发酵液，所述内生菌为乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)Sasm3CGMCC NO.7334；
(3)在第二年度的4～5月，移除超积累型东南景天植株，再向所述农田土壤中撒播油葵种子，进行栽培管理；
(4)然后，在所述第二年度的6月和7月，分别向油葵的叶片喷施步骤(2)所述的强化修复剂；
(5)待油葵成熟后，收获油葵植株。
经试验发现，油葵能够弥补超积累型东南景天对深层土壤中重金属吸收能力的不足；故本发明通过轮作超积累型东南景天和油葵，并配合强化提取修复技术，如基肥的施用，油葵品种的选择，以及向东南景天和油葵喷施强化修复剂等，显著提高了超积累型东南景天和油葵对待修复镉铅中度污染农田土壤中的重金属镉铅的吸附效果，进而提高了镉铅中度污染农田土壤的修复效果。
进一步地，所述的镉铅中度污染农田土壤中，镉含量为0.5～1.2mg/kg，铅含量为100～500mg/kg。
作为优选，步骤(1)中，移栽的超积累型东南景天植株的株高＞10cm，且根系已开始萌发。
作为优选，步骤(1)中，采用穴播方式移栽超积累型东南景天植株，行间距为0.2～0.4m，株间距为0.1～0.2m，每垄种植4～6行；保持土壤水分含量为田间最大持水量的60～80％。
作为优选，所述基肥为酒糟有机肥，购自绍兴柯桥科农复合肥有限公司。
进一步地，步骤(2)中，所述苗期为所述第一年度的10月下旬～11月中旬；所述快速生长期为所述第二年度的3～4月；
苗期时，强化修复剂的施用量为0.5-1L/亩；快速生长期时，强化修复剂的施用量为1-2L/亩。
进一步地，步骤(3)中，所述油葵的品种为华农HN矮巨人；该油葵品种为市售品种，可购自北京圣凯华农科技有限公司
作为优选，步骤(3)中，采用点播方式进行播种，行间距为0.3～0.5m，株间距为0.2～0.4m，每垄种植3～5行；保持土壤水分含量为田间最大持水量的60～80％。
作为优选，步骤(4)中，强化修复剂的施用量为1-2L/亩。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明通过轮作超积累型东南景天和油葵，并配合强化修复剂的喷施，弥补了超积累型东南景天对深层土壤中重金属吸收能力的不足，显著提高了超积累型东南景天和油葵对待修复镉铅中度污染农田土壤中的重金属镉铅的吸附效果，进而提高了镉铅中度污染农田土壤的修复效果。
(2)本发明在进行超积累型东南景天和油葵轮作的情况下，还配合强化提取修复技术，如基肥的施用，油葵品种的选择，以及向东南景天和油葵喷施强化修复剂等，进一步提高了修复植株对镉铅中度污染农田土壤的修复效果。
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。
下列实施例中涉及的强化修复剂为内生菌发酵液；该内生菌为乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)Sasm3CGMCC NO.7334，可购自中国普通微生物菌种保藏管理中心；本发明不涉及菌种的保藏。
内生菌发酵液的制备方法为：将供试的内生菌接种于无菌LB液体培养基中，于30℃、200转每分钟发酵罐条件下培养24h，后用无菌水稀释发酵液至OD值为1.0左右，制成108CFU左右的细菌悬浮液待用。培养基的组分为：胰蛋白胨10g/L，酵母提取物5g/L，氯化钠10g/L，PH 7.2，121℃灭菌20min。
实施例1
一种镉铅中度污染农田土壤强化提取修复方法，具体步骤如下：
(1)选择浙江省衢州市衢江区某镉铅中度污染农田作为待修复的镉铅中度污染农田土壤，该农田土壤的前作为水稻，土壤中重金属镉浓度为0.55～0.91mg/kg，平均为0.76mg/kg；铅浓度为123～147mg/kg，平均为135mg/kg；土壤pH变化范围为5.0-5.8。
(2)在2017年9月上旬，对待修复的镉铅中度污染农田土壤的地块(简称修复地块)依次进行彻底除草、施用基肥、翻耕、整地和起垄；
其中，基肥为超积累型东南景天强化基肥，由酒糟有机肥组成，施用量为300kg/亩，购自绍兴柯桥科农复合肥有限公司；用起垄机起垄，每条田垄宽1.5m；
(3)2017年9月28日，移栽超积累型东南景天植株，采用穴播的方式移栽，行间距为0.3m，株距为0.15m，每垄种植5行；移栽3天后，喷施乙草胺封闭除草，1到2周内根据土壤墒情及天气状况适时浇水，保持土壤水分含量为田间最大持水量的60％-80％；
移栽的超积累型东南景天植株的株高＞10cm，且根系已开始萌发。
(4)分别在2017年11月8日和2018年的3月3日、4月19日，喷施强化修复剂，每亩地用量1L，兑水30L均匀喷施至东南景天叶片表面；
并且，在3月3日，追施一次市售含黄腐酸的15:15:15复合肥，用量为每亩30kg，同时进行中耕除草。
(5)在2018年5月18日，移除超积累型东南景天后，种植重金属高富集的油葵品种华农HN矮巨人(购自北京圣凯华农科技有限公司)；
油葵采用点播方式种植，行距0.4m，株距0.3m，每垄种植4行。种植后及时浇水，保持土壤含水率为田间最大持水量的70％左右，并做好杂草防治工作；
(6)分别在2018年6月25日、7月25日，对油葵各喷施一次强化修复剂，每亩地用量1L，兑水30L均匀喷施至叶片表面；
(7)在2018年8月28日，油葵成熟，收获油葵植株。
对比例1
本对比例针对与实施例1相同的待修复镉铅中度污染农田土壤，除未进行实施例1步骤(4)和(6)中强化修复剂的喷施操作外，其余步骤与实施例1完全相同。
对比例2
本对比例针对与实施例1相同的待修复镉铅中度污染农田土壤，除采用不同基肥外(施用方式相同)，其余步骤与实施例1完全相同。本对比例中所用基肥为普通商品有机肥，主要成分为猪粪。
采集土壤样品及植株地上部样品。土壤样品自然风干后过100目筛，称样，加5mLHNO3、1mLHF、1mL HClO4消煮完全，稀释后用ICP-MS测定其中镉、铅含量；植株样品烘干粉碎过60目筛，加5mLHNO3、1mLH2O2消煮完全，稀释后用ICP-OES测定其中镉、铅含量，并计算样品中重金属含量。
结果见表1和表2。
表1不同实施方式植株生长及重金属吸收差异
表2不同实施方式下土壤修复效率比较
需要清楚的是，以上案例仅是本发明的具体实施例，本发明不限于以上实施例，还可有许多变形。凡在本发明精神及原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)在第一年度的秋季，对待修复的镉铅中度污染农田土壤依次进行除草、施用基肥、翻耕、整地和起垄，向所述农田土壤中移栽超积累型东南景天植株，进行栽培管理；
(2)在超积累型东南景天植株的苗期和快速生长期，分别向超积累型东南景天植株的叶片喷施强化修复剂；
所述强化修复剂的主要成分为内生菌发酵液，所述内生菌为乙酸钙不动杆菌(Acinetobacter calcoaceticus)Sasm3 CGMCC NO.7334；
(3)在第二年度的4～5月，移除超积累型东南景天植株，再向所述农田土壤中撒播油葵种子，进行栽培管理；
(4)然后，在所述第二年度的6月和7月，分别向油葵的叶片喷施步骤(2)所述的强化修复剂；
(5)待油葵成熟后，收获油葵植株。
2.如权利要求1所述的镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，所述的镉铅中度污染农田土壤中，镉含量为0.5～1.2mg/kg，铅含量为100～500mg/kg。
3.如权利要求1所述的镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，步骤(1)中，移栽的超积累型东南景天植株的株高＞10cm，且根系已开始萌发。
4.如权利要求1所述的镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，步骤(1)中，采用穴播方式移栽超积累型东南景天植株，行间距为0.2～0.4m，株间距为0.1～0.2m，每垄种植4～6行；保持土壤水分含量为田间最大持水量的60～80％。
5.如权利要求1所述的镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述苗期为所述第一年度的10月下旬～11月中旬；所述快速生长期为所述第二年度的3～4月；
苗期时，强化修复剂的施用量为0.5-1L/亩；快速生长期时，强化修复剂的施用量为1-2L/亩。
6.如权利要求1所述的镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述油葵的品种为华农HN矮巨人。
7.如权利要求1所述的镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，步骤(3)中，采用点播方式进行播种，行间距为0.3～0.5m，株间距为0.2～0.4m，每垄种植3～5行；保持土壤水分含量为田间最大持水量的60～80％。
8.如权利要求1所述的镉铅中度污染农田土壤强化提取修复的方法，其特征在于，步骤(4)中，强化修复剂的施用量为1-2L/亩。
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2019
- 2019-04-16 CN CN201910304996.8A patent/CN110026419A/zh active Pending
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
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