CN114029323A - 雪柳j885在治理镉污染土壤中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种雪柳J885在治理镉污染土壤中的应用，该柳树生长速度快、生物量大、镉富集浓度高，属于镉的超富集植物；其在温室种植3个月后叶片中镉的平均富集浓度为155.19‑160.97mg/kg，种植4个月后叶片中富集的浓度为202.76‑225.45mg/kg，种植5个月后叶片中富集的浓度为187.90‑511.23mg/kg，该柳属生长速度快、镉耐受性强、生物量大，可应用于规模化治理镉污染土壤。
Description
技术领域
本发明涉及重金属污染土壤植物修复领域，特别是一种超富集柳树雪柳J885在治理镉污染土壤中的应用。
背景技术
土壤污染是当今面临的一个重要环境问题，常规的污染土壤修复方法，如客土换土法、淋洗法、热处理、固化、动电修复法等，由于其技术要求高或经济成本昂贵、对土壤结构破坏严重等原因，因而大规模推广存在许多问题。超富集植物的发现和利用，为土壤修复开辟了新的途径。由于它具有投资和维护成本低、 操作简便、不造成二次污染、具有双重经济效益等特点，因而越来越受到各国政府、科技界和企业界的高度重视和青睐并广泛应用于土壤、水体、污泥的修复处理。
超富集植物是能超量吸收重金属并能将其运移到地上部的植物。通常超富集植物的界定主要考虑以下两个因素：植物地上部富集的重金属达到一定的量；植物地上部的重金属含量高于根部。目前采用较多的是Baker和Brooks 1983年提出的参考值，即把植物叶片部分或地上部分（干重）中含镉达到100 mg/kg，含 Co、Cu、Ni、Pb达到 1000 mg/kg，含Mn、Zn达到10000 mg/kg以上的植物称为超富集植物。
魏树和等以杂草为研究对象, 通过盆栽模拟实验和小区实验，从20科54种杂草植物中筛选出镉(Cd)超积累植物龙葵。研究结果表明，在Cd投加浓度为25 mg/kg条件下, 龙葵茎和叶中Cd含量分别为103.8和124.6 mg/kg。刘周莉等在水培条件下，当营养液中Cd处理浓度为25 mg/L时，忍冬地上部中Cd含量接近300.00 μg/g。商陆在土壤镉浓度大于50mg/kg时地上部中镉的浓度为227 mg/kg。此外镉的超富集植物还有宝山堇菜、三叶鬼针草、天蓝遏兰菜、东南景天、蒲公英、圆锥南芥等。但是这些超富集植物存在着生物量小、经济价值不高的缺点难以实现规模化应用，阻碍了植物治理镉污染土壤的进程。
发明内容
针对以上土壤镉污染植物修复问题，本申请首次发现雪柳J885具有生长速度快、镉耐受性强、生物量大、经济价值高的特点，可进一步应用于治理镉污染土壤。本发明是这样实现的：
首先，本申请提供了雪柳J885在治理镉污染土壤中的应用。
进一步而言，具体治理步骤如下：
1、将镉污染土壤破碎并过2 mm筛并加入尿素作为底肥混合均匀，土壤含水率保持在50-60%；
2、3-4月份，在土壤中扦插无性系雪柳J885种植密度优选为1棵/m2；柳树扦插3-5个月后，雪柳J885可富集土壤中的镉，以修复镉污染土壤。
进一步而言，上述雪柳J885在治理镉污染土壤应用中，为给植物提供底肥，尿素的添加量为0.3 g/kg土壤。
本申请所使用的柳树品种雪柳J885为已知柳树品种，如“杨树与柳树新品种及栽培”（李文荣等编著，中国林业出版社，2008，148页）即公开了品种柳树。
本申请中，术语“镉污染土壤”是指镉浓度不高于9.62 mg/kg的污染土壤。
雪柳J885是垂柳与银芽柳人工杂交无性系（S.babylonica×S. ×Leucopithecia ），雄性，大灌木或小乔木，发枝力强。本申请首次发现该品种柳树不仅具有较强的重金属Cd富集能力，而且相对于草本超富集植物而言具有较大的生物量并极具观赏价值。无性系雪柳J885种植3-5个月后叶片中镉的平均富集浓度均大于100 mg/kg（约155.19-511.23 mg/kg），且地上部分镉浓度大于地下部分浓度，其可以迅速将土壤中的镉富集于地上部分，以有效实现镉污染土壤的治理。柳树地上部分爻割后可按照目前常规处理方式进行焚烧，然后进入垃圾填埋场做填埋处理。
附图说明
图1 柳树种植3个月后根、茎、叶中镉的浓度。
图2 柳树种植4个月后根、茎、叶中镉的浓度。
图3 柳树种植5个月后叶片中镉的浓度。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。镉的超富集植物雪柳J885（S.babylonica×S. ×Leucopithecia ‘J885’）来源于南京大学八卦洲实验基地。
实施例中被Cd污染的土壤均来自于江苏省宜兴市农田。植物收收获后自然风干，并用硝酸-过氧化氢/高氯酸消解，然后使用ICP-MS测定重金属Cd（GB/T 5009.15-2014）浓度。土壤中的水分测定中使用的传感器购自威海精讯畅通电子科技有限公司。
实施例1
1、受重金属镉污染（9.62 mg/kg）的土壤破碎并过2 mm筛并加入尿素作为底肥混合均匀；
2、每盆加入混匀的土壤1 kg，土壤含水率保持在50-60%；
3、土壤中扦插无性系柳树扦条，处理1每盆保持植株2棵、处理2每盆保持1棵，每个处理4个重复；
4、柳树扦插3个月后收获并测定重金属镉的浓度。
结果如图1所示：3个月后处理1中根、茎、叶的平均浓度分别为30.43 mg/kg、53.38mg/kg、160.97 mg/kg；处理2中根、茎、叶的平均浓度分别为41.58 mg/kg、78.56 mg/kg、155.19 mg/kg。
由以上结果可知，叶中的平均浓度均超过100 mg/kg,且地上部分的浓度大于地下浓度，根据技术背景中的超富集植物判定标准，柳树J885属于镉的超富集植物。
实施例2
1、受重金属镉污染的土壤破碎并过2 mm筛并加入尿素作为底肥混合均匀；
2、每盆加入混匀的土壤1 kg，土壤含水率保持在50-60%；
3、土壤中扦插无性系柳树扦条，处理1每盆保持植株2棵、处理2每盆保持1棵，每个处理4个重复；
4、柳树扦插4个月后收获并测定重金属镉的浓度；
结果如图2所示：4个月后处理1中根、茎、叶的平均浓度分别为30.54 mg/kg、59.16mg/kg、225.45 mg/kg；处理2中根、茎、叶的平均浓度分别为34.40 mg/kg、65.14 mg/kg、202.76 mg/kg。由以上结果可知，叶中的平均浓度均超过100 mg/kg,且地上部分的浓度大于地下浓度。根据技术背景中的超富集植物判定标准，柳树J885属于镉的超富集植物。
实施例3
1、受重金属镉污染的土壤破碎并过2 mm筛并加入尿素作为底肥混合均匀；
2、每盆加入混匀的土壤1 kg，土壤含水率保持在50-60%；
3、土壤中扦插无性系柳树扦条，每盆1棵柳树，共计6个重复；
4、柳树扦插5个月后收获并测定重金属镉的浓度；
结果如图3所示：5个月后植株1、植株2、植株3、植株4、植株5、植株6的叶片中镉的浓度分别为253.15 mg/kg、302.03 mg/kg、338.21 mg/kg、322.65 mg/kg、187.90 mg/kg、511.23 mg/kg。由以上结果可知，叶中的平均浓度均超过100 mg/kg。根据技术背景中的超富集植物判定标准，柳树J885属于镉的超富集植物。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些改进都属于本发明的保护范围。
Claims (2)
1.雪柳J885在治理镉污染土壤中的应用。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于，具体步骤如下：将雪柳J885种植于镉污染土壤中，3-5月后，即完成对镉污染土壤中的治理。
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