CN111357578A - 提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法 - Google Patents

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陈寻峰
张丹
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Abstract

一种提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，将蜈蚣草孢子培养于含有蜈蚣草优育基质和沙土的平底育苗盆中进行孢子萌发，再将萌发后的幼苗进一步间苗移植后得到可用于土壤修复的蜈蚣草；本发明根据蜈蚣草作为蕨类植物的生长特性和营养需求，能够显著提高蜈蚣草的孢子萌发和育苗成功率，缩短蜈蚣草幼苗生长周期，而且操作方法简单易行，利于推广，可为砷污染土壤植物修复技术的大规模应用提供借鉴。

Description

提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法
技术领域
本发明涉及的是一种环境工程领域的技术，具体是一种提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法。
背景技术
在分类繁多的土壤重金属修复技术中，植物修复由于其清洁环保、可从土壤中彻底移除重金属、成本低廉和兼具美学视觉效果的优势，而成为热点。植物修复技术最关键在于筛选出适宜的超富集植物。蜈蚣草是最典型和被人们认可的砷超富集植物，可吸收土壤中的砷并将其从地下部分转移到地上部分，最早由陈同斌和马其英分别在国内外考察发现，并得到较好的推广应用。但由于蜈蚣草是蕨类植物，主要为孢子繁殖，存在孢子对外界抵抗力弱、繁殖率低、早期萌发和生长速度缓慢等问题，从而限制了其大规模应用。因此，如何提高蜈蚣草孢子萌发率、快速培育蜈蚣草幼苗成为了砷污染土壤植物修复技术推广过程中急需打破的瓶颈。
现有的土壤修复技术往往仅着眼于将孢子进行撒播培养，导致长成蜈蚣草幼苗时间长、培育过程繁琐，无法大面积推广。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，根据蜈蚣草作为蕨类植物的生长特性和营养需求，能够显著提高蜈蚣草的孢子萌发和育苗成功率，缩短蜈蚣草幼苗生长周期，而且操作方法简单易行，利于推广，可为砷污染土壤植物修复技术的大规模应用提供借鉴。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，将蜈蚣草孢子培养于含有蜈蚣草优育基质和沙土的平底育苗盆中进行孢子萌发，再将萌发后的幼苗进一步间苗移植后得到可用于土壤修复的蜈蚣草。
所述的蜈蚣草孢子，取自成熟的蜈蚣草叶片背面孢子，经剪叶、晒干、过筛去除杂质叶片碎片后收集得到，优选置于4℃冰箱或阴凉处密封保存备用。
所述的剪叶是指：除去成熟蜈蚣草叶片末端五分之一处的叶片，以保证所采集的孢子为成熟孢子，收集的孢子为黄褐色粉末。
所述的蜈蚣草优育基质，通过以下方式制备得到：将市售蔬菜育苗基质与无污染土壤混合均匀，施加钙添加剂，轻压后得到，其有效组分及质量百分比含量具体为：钙含量0.3％-1.5％，有机质＞25％，腐殖酸＞8％，含水率30％-40％，pH为6.0-8.0，总孔隙度40％-60％。
所述的无污染土壤，为过10目的无污染土壤，pH范围在6.0-8.0；混合比例优选为蔬菜育苗基质占重量比50％-75％，无污染土壤占重量比25-50％。
所述的钙添加剂为磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)或硝酸钙(CaNO3)，用以满足蜈蚣草喜钙需求，当无污染土壤的pH低于7时优选采用磷酸氢钙；当无污染土壤的pH高于7时优选采用硝酸钙。
所述的孢子萌发是指：将蜈蚣草优育基质装入育苗盆中，孢子和沙子混合均匀后，均匀撒播在育苗盆内的基质表面，再加施少许基质以覆盖，轻缓浇水使基质浸湿，盖上带可调节呼吸孔的育苗盖，置于温室大棚中搭建的初级遮阴网内，并根据生长情况调节育苗盖呼吸孔和加水，待待蜈蚣草孢子体长至5cm。
所述的沙子优选为粒径在0.25-0.5mm的中细沙，孢子和沙子的质量比优选为1:200-1:150。
所述的初级遮阴网优选高1.0米-1.5米，遮阴率为60％-80％，保持空气流通，周边温度保持在15℃-25℃。
所述的调节育苗盖呼吸孔和加水是指：在配子体时期，以喷雾形式加水，使育苗盖内空气相对湿度保持在70％-80％，育苗盖打开一半的呼吸孔；在孢子体时期，以喷雾形式加水并辅助以基质表面洒水，使育苗盖内空气相对湿度保持在60％-70％，育苗盖呼吸孔全开。
所述的间苗移植是指：将蜈蚣草孢子体移植到50或72孔育苗盆中，每孔1株，除去育苗盖，置于温室大棚中搭建的次级遮阴网内，定期浇水保持基质含水率在30％-40％，等幼苗长至15-20cm后进一步移植至待修复土壤。
所述的次级遮阴网优选高1.0米-1.5米，遮阴率为40％-50％，保持空气流通，周边温度保持在20℃-30℃。
技术效果
本发明整体解决了现有技术中用于砷污染土壤植物修复所用的超富集植物蜈蚣草幼苗培育时间长，培育出的蜈蚣草幼苗质量和可用率不高，且难以大规模推广的技术问题。本发明能够有效提高蜈蚣草孢子萌发和育苗的成功率，缩短蜈蚣草幼苗的生长周期，提升蜈蚣草幼苗质量，而且涉及的材料来源广泛，价格低廉，可以大力推进以蜈蚣草为核心的砷污染土壤植物修复技术的实际应用和市场推广。
本发明技术效果进一步包括：
1)本发明是基于蜈蚣草作为蕨类植物特殊的生长习性和营养需求的基础上，通过大量的试验总结而成，具有很好的实用性，可以有效提高蜈蚣草孢子萌发和育苗的成功率，缩短蜈蚣草幼苗的生长周期；
2)本发明中配制的蜈蚣草优育基质和不同生长时期的水分维护管理，可以满足蜈蚣草的喜阴喜钙特性，培育出的蜈蚣草幼苗不仅不会影响其对土壤砷的吸收特性，而且相对于其他普通方法培育出的蜈蚣草幼苗更为健壮；
3)本发明中所涉及的试剂和材料，来源广泛，价格低廉，可以大力推进以蜈蚣草为核心的砷污染土壤植物修复技术的实际应用和市场推广。
附图说明
图1为蜈蚣草叶片背面成熟孢子示意图；
图2为收集的蜈蚣草孢子粉示意图；
图3为初级遮阴网示意图；
图4为带可调节呼吸孔的育苗盖示意图；
图5为蜈蚣草萌发初期，即配子体时期示意图；
图6为次级遮阴网示意图；
图7为蜈蚣草孢子体时期示意图；
图8为移植到砷污染土壤后的蜈蚣草生长状况示意图。
具体实施方式
本实施例涉及一种提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，包括如下步骤：
第一步，收集孢子：采集成熟蜈蚣草叶片背面成熟孢子(图1)，将叶片剪下，去掉叶片末端五分之一处的叶片，晒干，过筛把杂质叶片碎片除去，收集孢子，见图2，并放入4℃冰箱密封保存以备用；
第二步，配制蜈蚣草优育基质：从市售蔬菜育苗基质，并从上海交通大学智能温室大棚周边采集普通无污染土壤，除杂质后过10目，将普通蔬菜育苗基质和普通无污染土壤按照4:1比例混合均匀，由于土壤呈弱酸性，配制磷酸氢钙溶液添加，使基质钙含量达到1％，并轻压，使基质总孔隙度控制在50％左右；
第三步，孢子播种和培育：采购育苗盆和自带可调节呼吸孔的育苗盖(图4)，把第二步中配制好的蜈蚣草优育基质装入育苗盆中，将第一步中收集的蜈蚣草孢子和沙子按照1:150的比例混合，均匀撒播在基质表面，再加施少许基质以覆盖，轻缓加水使基质浸湿，盖上育苗盖放入搭建的初级遮阴网中，见图3，遮阴率80％，保持空气流通，温度保持在15-25℃，在蜈蚣草配子体时期(图5)，约是在播种后的1个月内，以喷雾形式加水，并关闭一半的呼吸孔，使育苗盖内的空气相对湿度保持在70％-80％，而在蜈蚣草孢子体时期(图6)，约是播种后的第二到三个月内，以喷雾形式加水并辅助以基质表面浇水，打开全部呼吸孔，使育苗盖内的空气相对湿度保持在60％-70％；
第四步，间苗移植：待蜈蚣草孢子体长至五cm高后移植到72孔的育苗盆中，每盆移植一株，除去育苗盖，置于次级遮阴网内，见图7，遮阴率50％，保持空气流通，周边温度保持在20℃-30℃，定期浇水保持基质含水率在30％-40％，约过1-2月后，幼苗长至15cm高以上，可移植使用。
挑选上述长势一致且健壮的蜈蚣草幼苗移植到从湖南某地采集的砷污染土壤盆栽中，供试土壤砷含量为60mg/kg，定期浇水和观察，三个月后蜈蚣草生长情况如图8。
一般而言，普通孢子繁殖方法培育出的蜈蚣草从孢子播种到长成15cm高蜈蚣草幼苗需要半年的时间，采用本法培育出的蜈蚣草幼苗，生长周期缩短近1个月，且苗子更为绿色和茁壮。通过实际砷污染土壤的盆栽试验可看出，蜈蚣草幼苗在砷污染土壤中长势喜人，适用于砷污染土壤植物修复技术。
综上，本方法基于蜈蚣草作为蕨类植物特殊的喜阴生长习性和喜钙营养需求的基础上，根据蜈蚣草幼苗不同生长阶段的对营养、光照、空气、水分的特殊需求，配置蜈蚣草优育基质，搭建初级和次级遮阴网，并辅助以不同阶段的水分管理，从而显著缩短蜈蚣草幼苗培育时间一个月以上，且苗子更为绿色和茁壮，具有很好的实用性，不仅可以有效提高蜈蚣草孢子萌发和育苗的成功率，缩短蜈蚣草幼苗的生长周期，提升蜈蚣草幼苗质量，而且涉及的材料来源广泛，价格低廉，可以大力推进以蜈蚣草为核心的砷污染土壤植物修复技术的实际应用，对于蜈蚣草的市场推广有着重要意义。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。

Claims (10)

1.一种提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征在于，将蜈蚣草孢子培养于含有蜈蚣草优育基质和沙土的平底育苗盆中进行孢子萌发，再将萌发后的幼苗进一步间苗移植后得到可用于土壤修复的蜈蚣草；
所述的蜈蚣草孢子，取自成熟的蜈蚣草叶片背面孢子，经剪叶、晒干、过筛去除杂质叶片碎片后收集得到。
2.根据权利要求1所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的剪叶是指：除去成熟蜈蚣草叶片末端五分之一处的叶片，以保证所采集的孢子为成熟孢子，收集的孢子为黄褐色粉末。
3.根据权利要求1所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的蜈蚣草优育基质，通过以下方式制备得到：将市售蔬菜育苗基质与无污染土壤混合均匀，施加钙添加剂，轻压后得到，其有效组分及质量百分比含量具体为：钙含量0.3％-1.5％，有机质＞25％，腐殖酸＞8％，含水率30％-40％，pH为6.0-8.0，总孔隙度40％-60％。
4.根据权利要求3所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的无污染土壤，为过10目的无污染土壤，pH范围在6.0-8.0；混合比例为蔬菜育苗基质占重量比50％-75％，无污染土壤占重量比25-50％。
5.根据权利要求3或4所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的钙添加剂为磷酸氢钙(CaHPO4·2H2O)或硝酸钙(CaNO3)，用以满足蜈蚣草喜钙需求，当无污染土壤的pH低于7时采用磷酸氢钙；当无污染土壤的pH高于7时采用硝酸钙。
6.根据权利要求1所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的孢子萌发是指：将蜈蚣草优育基质装入育苗盆中，孢子和沙子混合均匀后，均匀撒播在育苗盆内的基质表面，再加施少许基质以覆盖，轻缓浇水使基质浸湿，盖上带可调节呼吸孔的育苗盖，置于温室大棚中搭建的初级遮阴网内，并根据生长情况调节育苗盖呼吸孔和加水，待待蜈蚣草孢子体长至5cm。
7.根据权利要求1所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的沙子为粒径在0.25-0.5mm的中细沙，孢子和沙子的质量比为1:200-1:150。
8.根据权利要求1所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的调节育苗盖呼吸孔和加水是指：在配子体时期，以喷雾形式加水，使育苗盖内空气相对湿度保持在70％-80％，育苗盖打开一半的呼吸孔；在孢子体时期，以喷雾形式加水并辅助以基质表面洒水，使育苗盖内空气相对湿度保持在60％-70％，育苗盖呼吸孔全开。
9.根据权利要求1所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的间苗移植是指：将蜈蚣草孢子体移植到50或72孔育苗盆中，每孔1株，除去育苗盖，置于温室大棚中搭建的次级遮阴网内，定期浇水保持基质含水率在30％-40％，等幼苗长至15-20cm后进一步移植至待修复土壤。
10.根据权利要求8或9所述的提高砷超富集植物蜈蚣草孢子萌发和育苗成功率的方法，其特征是，所述的初级遮阴网高1.0米-1.5米，遮阴率为60％-80％，保持空气流通，周边温度保持在15℃-25℃；所述的次级遮阴网高1.0米-1.5米，遮阴率为40％-50％，保持空气流通，周边温度保持在20℃-30℃。
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