CN112207127A - 一种重金属镉污染土壤的修复方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及重金属污染修复技术领域，公开了一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：S1.将皇竹草的幼苗移栽至重金属镉污染的土壤中，间歇性地浇水，直至幼苗成活；S2.间歇性地向移栽后的土壤中施加沼液，经60～80d后，收割皇竹草的地上部分；S3.收割后继续培育，待皇竹草的地下部分再次长出幼苗后，重复步骤S2；S4.重复步骤S3，直至土壤中重金属镉含量达到环境安全标准；本发明通过沼液联合皇竹草对重金属镉污染的土壤进行修复，能够提高皇竹草对镉的提取效率，同时提高皇竹草根际土壤酶活性、改善根际微生态环境以及促进皇竹草生长，最终达到有效协调植物与环境的互作关系，最大限度地提高皇竹草对重金属镉污染土壤的适应性和修复性的效果。

Description

一种重金属镉污染土壤的修复方法

技术领域

本发明涉及重金属污染修复技术领域，具体是一种重金属镉污染土壤的修复方法。

背景技术

土壤中的重金属来源广泛，除地质成因、火山喷发等自然因素外，金属冶炼、尾矿处理、化石燃料燃烧以及农药肥料施用等人类活动都是土壤重金属污染的主要成因。重金属是一类无明确分类无机有害化学物质的统称，无论是生命体生长发育必需的铁、锌、铜等金属元素，还是无任何生理功能的非必需元素，如镉、铬、镍、汞、铅、砷等，均属于重金属的范畴。

镉(Cadmium,Cd)通常与锌结合存在于地壳中，在受到人类活动或自然因素的作用后，或作为锌、铅和铜等矿工业副产物被释放到土壤环境中，或经过淋溶作用进入水体，或通过森林火灾或火山喷发排放入空气。根据2014年《全国土壤污染情况调查公报》显示，我国土壤环境质量堪忧，全国镉污染土壤点位超标率达7.0％，居八大无机污染物之首。2018年，中国的镉产量占全球镉产量的32％，既是世界第一大镉生产国，也是全球最大的镉排放国。并且，我国由于人类活动而造成的重金属污染土壤面积正以每年4.26×10⁶公顷的速率在不断扩增，其中镉污染土壤占相当大的比例。此外，镉具有迁移性和长期性，土壤镉会转移到农作物中并不断累积，大米或其他农产品镉超标事件在我国湖南、广东、福建、四川等省份均有发生。可见，我国镉污染现状不容乐观，需严肃对待以防进一步恶化。

目前，世界各国对镉污染土壤修复技术按操作原理大致可归类为物理修复、化学修复、生物修复以及联合修复。物理修复是指利用如淋洗、电迁移、热处理等物理手段消减或固化土壤镉。物理手段实施复杂、治理费用高且效率低下，并不利于大规模推广应用。化学修复的原理是利用试剂与土壤镉发生化学反应，最终达到降低或提高土壤镉生物有效性的目的。然而，化学试剂施用容易破坏土壤结构，造成土壤板结，还存在二次污染的风险，存在较大的安全隐患。可见，物理修复和化学修复在应用于重金属污染土壤的修复时均具有较大的局限性。生物修复是指利用具有一定重金属耐性的植物或微生物吸附、降解、转化或清除土壤重金属的一种新兴修复技术。已有研究表明，利用自然生长或基因工程改造植物修复重金属污染土壤是一种环境友好、经济可行且成效可观的绿色修复方法。植物修复技术的作用机理主要包括根际降解、植株固定、植株挥发以及植物提取等。其中，植物提取技术(植物富集)是指利用具有重金属耐性的植物富集重金属，通过收获植株材料从而将重金属带出土壤，最终达到减轻污染消除毒害的目的。现如今，土壤重金属的植物提取技术以其安全、廉价的特点成为重金属污染土壤修复研究的热点。

目前，有关重金属污染土壤的植物提取技术主要存在两种途径，一种是充分发挥超累积植物的超强富集优势，提取土壤重金属；二是利用生长快速、生物量大且具有一定重金属耐性的非超累积植物富集土壤重金属。然而，自然界中存在的镉超富集植物，如印度芥菜、东南景天、遏蓝菜和龙葵等，多具有生长周期长、生物产量低、植株矮小、地域性强等特点，极大地降低了镉污染土壤的修复效率并限制了大面积的推广利用。已有研究证明，生长速度快、生物产量高且具有一定重金属耐性的能源植物在被应用到重金属污染土壤修复时修复效果比超富集植物更加突出。目前国内外已挖掘出多种可应用于镉污染土壤修复治理的能源植物，如柳枝稷、芦竹和杂交狼尾草等。但是，单纯依靠植物自身的富集能力修复镉污染土壤无法有效缓解日益增长的污染面积与日益减少的耕地面积之间的矛盾。

因此，我们亟需一种能够有效协调植物与环境的互作关系，最大限度地提高植物对重金属镉污染土壤的适应性和修复性的修复方法。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种重金属镉污染土壤的修复方法，通过沼液联合皇竹草对重金属镉污染的土壤进行修复，能够提高皇竹草对镉的提取效率、提高皇竹草根际土壤酶活性、改善根际微生态环境以及促进植物生长，从而达到了最大限度地提高植物对重金属镉污染土壤的适应性和修复性的效果。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种重金属镉污染土壤的修复方法，是将皇竹草移栽至重金属镉污染的土壤中，并间歇性地向移栽后的土壤中施加沼液。

皇竹草是由美洲狼尾草和象草杂交育成的高产优质牧草，其幼苗似玉米秧，外形及生长状态与甘蔗无异，因此也被称为杂交狼尾草、甘蔗草、王草和皇草等。皇竹草对生存环境要求低，抗逆性强，抗旱、抗病、抗倒伏，并且耐水、耐盐、耐酸、耐瘠薄，然而，其耐寒性较差，对低温敏感，最适生长温度为25～35℃，在10～15℃开始生长，在10℃以下生长受到抑制，5℃以下停止生长，而在持续0℃及以下的低温中则会冻死，低温无特殊保护措施的皇竹草无法自然越冬。因此，皇竹草在热带和亚热带地区全年皆能收获，在我国主要为一年生饲草栽培。

在本实施方案中，创新性地通过沼液联合皇竹草对重金属镉污染的土壤进行修复，其作用机理如下：

①沼液的肥料属性和土壤改良属性有利于改善土壤物理性质，增加土壤速效养分，改善作物生长的土壤环境，补充植物的生长发育所需营养元素，进而提高镉胁迫下的皇竹草株高，增加皇竹草在各污染土壤中的分蘖，促进皇竹草生物量的累积，从而间接或直接地促进植物生长。

②施用沼液可不同程度地提高镉胁迫下皇竹草根际土壤中脲酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性。其中，脲酶是由土壤微生物和植物活体分泌的胞外酶，其活性能够表征土壤重金属的污染程度，具体表现为脲酶活性与土壤镉含量呈显著负相关；蔗糖酶可催化土壤中大分子糖类水解为单糖以促进有机体的吸收，其活性是反映土壤有机碳生物转化水平和能源供给状况的重要指标；而脱氢酶是一种将质子和电子从基质转移到受体来氧化土壤有机质的酶，其活性可表征土壤微生物的活性。由此可知，本发明的修复方法能够在一定程度上提高镉胁迫下皇竹草根际土壤的脲酶活性，有效缓解土壤中镉的毒性，为皇竹草养分吸收和生长奠定物质基础，同时还能促进皇竹草根际区域碳素的生物转化以及提高镉胁迫下皇竹草根际土壤中微生物的活性。

③沼液能够在一定程度上提高皇竹草根际土壤中生物有效性镉的含量。这可能是因为沼液富含可溶性有机质，可提高重金属的溶解性；还可能是因为沼液促进皇竹草生长的同时，提高了植株根际土壤酶的活性，根区环境的改善有利于皇竹草根系生长和产生分泌物，进而提高根际土壤中镉的溶解性和有效性。

沼液具有一定的促累积能力，能提高皇竹草根部、茎部和叶部的镉提取量。这可能是因为沼液促进了皇竹草的生长并提高了土壤中生物有效性镉的含量，在增强植物镉富集潜力的同时又扩大可被富集的生物有效性镉；并且，沼液浇灌土壤后，皇竹草根际土壤酶活有不同程度的提高，根系微环境的改善有利于植物吸收镉；同时沼液中的氮素对提高皇竹草各部分的镉富集潜力发挥了积极作用。

沼液浇灌土壤可显著提高皇竹草根部、茎部和叶部的镉富集系数，表明沼液能极大地降低土壤镉向皇竹草体内迁移的难度，从而增强皇竹草对土壤镉的富集能力。

因此，本发明中通过施用沼液，显著提高皇竹草根际土壤中生物有效性镉的含量、镉在皇竹草体内的转移能力以及皇竹草各部位对镉的富集能力，从而达到了最大限度地提高植物对重金属镉污染土壤的修复性的效果。

进一步的，所述修复方法具体包括以下步骤：

S1.将皇竹草的幼苗移栽至重金属镉污染的土壤中，间歇性地浇水，以使土壤的含水量为60％～70％，直至幼苗成活；

S2.间歇性地向移栽后的土壤中施加沼液，经60～80d后，收割皇竹草的地上部分；

S3.收割后继续培育，待皇竹草的地下部分再次长出幼苗后，重复步骤S2；

S4.多次重复步骤S3，直至土壤中重金属镉的浓度达到环境安全标准。

进一步的，S1中，所述幼苗为已出苗2～3叶的幼苗。

进一步的，S1中，在移栽皇竹草的幼苗后，还包括剪除其幼叶的步骤。

在本实施方案中，剪除皇竹草幼苗的幼叶能够减少水分散失，从而提高皇竹草的存活率。

进一步的，S2中，所述间歇性地向移栽后的土壤中施加沼液，是指每隔10～15d天向移栽后的土壤中施加沼液1次。

进一步的，所述沼液的pH为7.50～8.50。

进一步的，所述沼液中，有机质的浓度为1.00～5.00g/kg，全氮的浓度为1.10～2.20g/L，全磷的浓度为0.10～0.80g/L，全钾的浓度为1.0.10～1.00g/L。

进一步的，每次施加的所述沼液中所含的全氮为0.63～2.52g。

进一步的，每次施加的所述沼液中所含的全氮为1.26～1.89g。

在本实施方案中，由于超过一定阈值的沼液用量对皇竹草的株高和鲜重无显著的促进作用、降低了皇竹草根系土壤脲酶的活性，因此应注意严格控制沼液的用量。

本发明的有益效果是：

1.本发明的一种重金属镉污染土壤的修复方法，创新性地通过沼液联合皇竹草对重金属镉污染的土壤进行修复，能够提高皇竹草对镉的提取效率、提高皇竹草根际土壤酶活性、改善根际微生态环境以及促进植物生长，从而达到了最大限度地提高植物对重金属镉污染土壤的适应性和修复性的效果。

2.本发明的一种重金属镉污染土壤的修复方法，能够为沼液的无害化资源化利用奠定基础，拓展沼液利用途径。

3.本发明的一种重金属镉污染土壤的修复方法，能够结合镉污染土壤的植物修复与能源植物原料的生产，将重金属镉从食物链转入能源链，有效保障粮食安全。

4.本发明的一种重金属镉污染土壤的修复方法，能够为治理和合理利用镉污染土壤开辟新途径，缓解我国发展能源植物所面临的耕地压力，实现大生物量草本能源植物生物质原料生产与重金属污染修复的双赢目标。

具体实施方式

下面进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例1

一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为0.97mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为0.57L。

实施例2

一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为0.97mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为0.86L。

实施例3

将自然土壤风干，装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为0.97mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为0.29L。

实施例4

一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，喷施CdCl₂溶液，搅拌均匀，使土壤与溶液充分混匀，随后将其装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为0.97mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复，包括以下步骤：

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为1.15L。

实施例5

一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，喷施CdCl₂溶液，搅拌均匀，使土壤与溶液充分混匀，随后将其装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为1.99mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复，包括以下步骤：

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为0.57L。

实施例6

一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，喷施CdCl₂溶液，搅拌均匀，使土壤与溶液充分混匀，随后将其装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为1.99mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复，包括以下步骤：

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为0.86L。

实施例7

一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，喷施CdCl₂溶液，搅拌均匀，使土壤与溶液充分混匀，随后将其装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为1.99mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复，包括以下步骤：

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为0.29L。

实施例8

一种重金属镉污染土壤的修复方法，具体包括以下步骤：

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为1.99mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复，包括以下步骤：

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为1.15L。

实施例9

1)污染土壤的准备：

将自然土壤风干，喷施CdCl₂溶液，搅拌均匀，使土壤与溶液充分混匀，随后将其装入塑料盆内(高30cm，内径37cm)，并在盆底部放置托盘以盛滤除液，隔天凌晨将渗出液转移到盆中，反复操作；最后将盛有土壤的塑料盆置于室内阴凉处保存1个月，平衡金属与土壤，待水分自然蒸发到土壤含水量为15～20％后，将实验盆移至半开放大棚内，得到镉浓度为6.43mg/kg的污染土壤；其中，自然土壤取自四川省成都市双流区新街村某蔬菜地0～25cm的表层土壤，土壤类型为浅褐色壤土，已出现轻度镉污染，前茬作物为油菜；

2)污染土壤的修复，包括以下步骤：

选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置2周，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽的含水量为60％～70％；给放置后的土壤浇灌沼液，每12天浇灌1次，经60天后，收割皇竹草的地上部分；其中，沼液的有机质含量为51.5g/kg，全氮含量为2.20g/L，全磷含量为0.26g/L，全钾含量为1.40g/L，pH为7.85，每次施加沼液时的用量为0.57L。

对照例1

采用本发明实施例1中的修复方法与对照例1进行对比，对照例1中污染土壤的修复步骤为：选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置74天，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽湿润，放置后收割皇竹草的地上部分；其他如用量、步骤等条件与本发明实施例1均相同(本对照例相比于实施例1，不施加沼液，用于证明本发明的修复方法效果更好)。

对照例2

采用本发明实施例5中的修复方法与对照例2进行对比，对照例2中污染土壤的修复步骤为：选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置74天，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽湿润，放置后收割皇竹草的地上部分；其他如用量、步骤等条件与本发明实施例5均相同(本对照例相比于实施例5，不施加沼液，用于证明本发明的修复方法效果更好)。

对照例3

采用本发明实施例9中的修复方法与对照例3进行对比，对照例3中污染土壤的修复步骤为：选取已出苗两周、长势良好(高15cm，叶4～5片)的皇竹草幼苗移栽到盆中，每盆定苗1株，移栽后剪除皇竹草幼叶并放置74天，放置期间的每天夜间浇水1次以保持盆栽湿润，放置后收割皇竹草的地上部分；其他如用量、步骤等条件与本发明实施例9均相同(本对照例相比于实施例9，不施加沼液，用于证明本发明的修复方法效果更好)。

试验效果

1.为了验证本发明的修复方法对皇竹草生长的促进作用，分别对采用实施例1～9和对照例1～3的修复方法对污染土壤进行修复后的皇竹草的株高、分蘖和鲜重进行了测定，方法如下：

株高的测定：选取试验盆中长势最好的皇竹草，用直尺测定皇竹草从基部到顶端的距离记为皇竹草的植株高度，每个处理3次重复；

分蘖的测定：对试验盆内盆栽土壤表面处所发生的分枝数进行统计，记为皇竹草的分蘖数，每个处理设置3次重复；

鲜重的测定：对茎基部3cm以上的皇竹草进行刈割，收获后立即称重，记为单株的鲜重，每个处理设置3次重复。

结果如下表所示：

由上表可知：①沼液浇灌可不同程度地提高镉胁迫下皇竹草植株的株高。不同镉胁迫下的皇竹草株高均在0.57～0.86L的沼液用量下达最大值，继续增加沼液用量皇竹草的株高无进一步提高的趋势，反而呈现下降规律；可见，超过一定阈值的沼液浇灌用量对植株的长高无更显著的促进作用，原因可能是沼液过量浇灌会造成土壤营养元素过度累积，超过植物和土壤的消纳能力，进而对植株的生长产生负反馈。适当的低镉浓度可刺激皇竹草长高，而高浓度的镉胁迫抑制皇竹草株高。

②不同镉胁迫浓度下的皇竹草植株分蘖数经沼液处理后均高于对照处理，表明沼液能提高镉胁迫下皇竹草的分蘖能力，整体看来皇竹草的分蘖数随沼液用量的增加而增多。一定浓度的镉胁迫能刺激皇竹草产生更多的分蘖，而分蘖能力的增强可能是皇竹草抵御胁迫的一种表现。

③沼液浇灌土壤能有效促进镉胁迫下皇竹草的生物量积累。皇竹草鲜重多在0.57～0.86L的沼液用量下达最大值，在T4处理时有略微下降，与皇竹草植株株高对沼液浇灌的响应趋势基本一致；由此可知，超过一定阈值的沼液用量对镉胁迫下皇竹草植株株高无更明显的促进作用，进而导致皇竹草植株鲜重无进一步的提高。一定浓度的镉胁迫能刺激皇竹草生物量的积累，而高浓度的镉胁迫不利于皇竹草生物量的积累。

因此，本发明的一种重金属镉污染土壤的修复方法，通过沼液联合皇竹草对重金属镉污染的土壤进行修复，能够促进植物生长。

2.为了验证本发明的修复方法对土壤酶活性的提高作用，分别对采用实施例1～9和对照例1～3的修复方法对污染土壤进行修复后的皇竹草根际土壤中脲酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性进行了测定，方法如下：

脲酶活性的测定：靛酚蓝比色法测定脲酶水解尿素产生的NH₃-N；

蔗糖酶活性的测定：按照土壤蔗糖酶试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)说明书进行；

脱氢酶活性的测定：按照土壤脱氢酶试剂盒(苏州科铭生物技术有限公司)说明书进行。

结果如下表所示：

由上表可知：①沼液在一定程度上提高了镉胁迫下皇竹草根际土壤脲酶活性，为促进皇竹草养分吸收和生长奠定了物质基础；然而，超过一定阈值的沼液浇灌降低了皇竹草根际土壤脲酶的活性。

②沼液浇灌提高了镉胁迫下皇竹草根际土壤中蔗糖酶的活性；蔗糖酶活性随镉浓度的升高而降低，表明蔗糖酶对镉具有较高的敏感性。

③沼液浇灌提高了镉胁迫下皇竹草根际土壤脱氢酶的活性；然而，在一定的镉浓度下。脱氢酶活性随沼液处理浓度的增加呈先增后略微下降的变化规律。

因此，本发明的一种重金属镉污染土壤的修复方法，通过沼液联合皇竹草对重金属镉污染的土壤进行修复，能够提高皇竹草根际土壤酶活性和改善根际微生态环境。

3.为了验证本发明的修复方法对土壤有效镉含量及镉富集效果的促进作用，分别对采用实施例1～9和对照例1～3的修复方法对污染土壤进行修复后的皇竹草根际土壤中生物有效性镉含量和皇竹草各部分镉含量进行了测定，方法如下：

生物有效性镉含量的测定：称取已过筛(2mm)并且自然风干的土壤样品4.0000g(精确至0.0001g)，放入100mL三角瓶中，加入DPTA浸提液20mL，25℃下以250r/min的速度振摇2h，过滤，滤液直接上机测定生物有效性镉的含量；

皇竹草各部分镉含量测定的测定：称取已过筛(2mm)的植物样品0.1000g(精确至0.0001g)，加入聚四氟乙烯消解罐中，加入5mL浓硝酸、2mL氢氟酸和2mL过氧化氢，消解20min，待溶液澄清后，定容至50mL，过滤，上机测定各部分镉元素含量；其中，消解过程中加入标准品进行分析质量控制；

结果如下表所示：

由上表可知：①沼液浇灌土壤能够在一定程度上提高皇竹草根际土壤中生物有效性镉的含量。这可能是因为沼液富含可溶性有机质，可提高重金属的溶解性；还可能是因为沼液促进皇竹草生长的同时，提高了植株根际土壤酶的活性，根区环境的改善有利于皇竹草根系生长和产生分泌物，进而提高根际土壤中镉的溶解性和有效性。

②沼液具有一定的促累积能力，能提高皇竹草根部、茎部和叶部的镉提取量。这可能是因为沼液促进了皇竹草的生长并提高了土壤中生物有效性镉的含量，在增强植物镉富集潜力的同时又扩大可被富集的生物有效性镉；并且，沼液浇灌土壤后，皇竹草根际土壤酶活有不同程度的提高，根系微环境的改善有利于植物吸收镉。

③皇竹草根部的镉含量也明显高于其茎部和叶部，表明皇竹草根部为镉的首要存储部位。

4.为了验证本发明的修复方法对转移系数和富集系数的促进作用，分别对采用实施例1～9和对照例1～3的修复方法对污染土壤进行修复后的皇竹草对镉的转移系数和富集系数含量进行了计算，公式如下：

转移系数＝植物茎部或叶部重金属含量/植物根部重金属含量；

富集系数＝植株地上部重金属浓度/土壤重金属浓度。

结果如下表所示：

组别	叶转移系数	茎转移系数	根转移系数	叶富集系数	茎富集系数
						实施例1	0.68±0.03b	0.54±0.05b	1.18±0.05d	0.80±0.01b	0.69±0.04c
实施例2	0.85±0.04a	0.72±0.20a	1.39±0.01c	1.18±0.05a	1.01±0.28b
						实施例3	0.70±0.02b	0.56±0.02b	1.05±0.01e	0.74±0.02b	0.58±0.02d
实施例4	0.67±0.07b	0.71±0.09a	1.81±0.21a	1.20±0.03a	1.27±0.02a
						对照例1	0.17±0.03c	0.26±0.01c	1.66±0.23b	0.28±0.01c	0.42±0.03e
实施例5	0.75±0.03a	0.68±0.04a	2.86±0.09d	2.15±0.02c	1.95±0.03b
						实施例6	0.75±0.03a	0.62±0.01a	3.68±0.10b	2.76±0.03a	2.29±0.05a
实施例7	0.70±0.03b	0.52±0.01b	2.63±0.06e	1.83±0.04d	1.38±0.01c
						实施例8	0.66±0.03b	0.58±0.01ab	3.84±0.04a	2.53±0.09b	2.24±0.05a
对照例2	0.37±0.01c	0.34±0.01c	3.19±0.05c	1.18±0.03e	1.08±0.02d
						实施例9	0.46±0.02c	0.43±0.02d	3.33±0.13b	1.55±0.02c	1.42±0.03d
对照例3	0.58±0.01b	0.71±0.03b	2.29±0.04e	1.32±0.01e	1.62±0.05c

由上表可知：①沼液合理施用显著提高了皇竹草茎部和叶部的镉转移系数，虽然未达到超富集植物标准的临界值，但极大地增强了镉在皇竹草体内的转移能力。

②沼液浇灌土壤可显著皇竹草根部、茎部和叶部的镉富集系数，表明沼液能极大地降低土壤镉向皇竹草体内迁移的难度，从而增强皇竹草对土壤镉的富集能力。

因此，本发明的一种重金属镉污染土壤的修复方法，通过沼液联合皇竹草对重金属镉污染的土壤进行修复，能够提高皇竹草对镉的提取效率。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，是将皇竹草移栽至重金属镉污染的土壤中，并间歇性地向移栽后的土壤中施加沼液。

2.根据权利要求1所述的修复方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.将皇竹草的幼苗移栽至重金属镉污染的土壤中，间歇性地浇水，以使土壤的含水量为60％～70％，直至幼苗成活；

S2.间歇性地向移栽后的土壤中施加沼液，经60～80d后，收割皇竹草的地上部分。

3.根据权利要求2所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，所述幼苗为已出苗2～3叶的幼苗。

4.根据权利要求2所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，S1中，在移栽皇竹草的幼苗后，还包括剪除其幼叶的步骤。

5.根据权利要求2所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，S2中，所述间歇性地向移栽后的土壤中施加沼液，是指每隔10～15d天向移栽后的土壤中施加沼液1次。

6.根据权利要求5所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，所述沼液的pH为7.50～8.50。

7.根据权利要求5所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，所述沼液中，有机质的浓度为1.00～5.00g/kg，全氮的浓度为1.10～2.20g/L，全磷的浓度为0.10～0.80g/L，全钾的浓度为1.0.10～1.00g/L。

8.根据权利要求5所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，每次施加的所述沼液中所含的全氮为0.63～2.52g。

9.根据权利要求8所述的一种重金属镉污染土壤的修复方法，其特征在于，每次施加的所述沼液中所含的全氮为1.26～1.89g。