CN115870329A - 一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法：(1)在中轻度镉污染土壤中，选取镉富集能力强的烟草品种作为修复植物，选取重金属低吸收的果树品种作为经济作物，采取间套作的方式同时种植；(2)进行施肥与田间管理；(3)当烟草生长至株高80‑100cm时，收割烟草地上部分，并送至专属场所集中进行无害化处理；(4)在果树可食部分成熟时，收获果树可食部分。本发明利用镉富集能力强的烟草清除污染土壤中的镉，同时种植重金属低吸收的果树品种，利用烟叶对柑橘根系土壤镉竞争吸收作用，降低柑橘吸收土壤镉的风险，收获的果实中镉含量符合相关标准，从而在修复镉污染土壤的同时取得一定的经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及土壤修复技术领域，更具体的说是涉及一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法。
背景技术
随着我国工业化和城镇化快速发展，大量污染物通过工业和农业等活动被排放到环境中去，土壤为其最终受体。其中，重金属污染物以其隐蔽性、长期性和不可降解的特性对土壤生态系统正常功能的破坏作用尤为突出，甚至会通过食物链进而威胁人体健康。根据我国生态环境部和自然资源部2014年联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》，我国土壤镉点位超标率达7％。目前，如何解决镉污染农田土壤问题以及污染土壤的修复，已成为世界各国一项十分紧迫的任务。
传统的客土、换土等工程措施以及通过其他物理化学技术进行固化、提取等方法成本较高，同时还破坏了土壤原有的生态环境，不利于农田土壤的后续利用。植物修复是一种绿色修复技术，与传统的化学修复、物理和工程修复等技术手段相比，它具有投资低、操作简便、不造成二次污染以及具有潜在或显著经济效益等优点，已成为环境修复领域的研究热点。
植物间作由于可以充分利用不同植物的生理特性来提高土地利用率和促进植物高产，在修复污染土壤的同时产生经济效益，实现边生产边修复，是实现可持续修复的有效途径。但是，植物间作不合理则可能会引起植物之间的阳光、水分和养分的竞争。
因此，寻求合适的镉富集植物与低累积经济作物，探索合理的间作技术，实现边生产边修复是本领域的研究重点。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，以解决现有技术中的不足。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，具体包括以下步骤：
(1)在中轻度镉污染土壤中，选取镉富集能力强的烟草品种作为修复植物，选取重金属低吸收的果树品种作为经济作物，采取间套作的方式同时种植；
(2)分别按烟草与果树的生长习性进行施肥与田间管理；
(3)当烟草生长至株高80-100cm时，收割烟草地上部分，并送至专属场所集中进行无害化处理；
(4)在果树可食部分成熟时，收获果树可食部分。
本发明的有益效果在于，利用镉富集能力强的烟草清除污染土壤中的镉，同时种植重金属低吸收的果树品种，收获的果树果实中镉含量符合相关标准，从而在修复镉污染土壤的同时取得一定的经济效益。
其中，烟草为茄科烟草属一年生或有限多年生草本植物，全体被腺毛；根粗壮；茎高0.7-2m，夏秋季开花结果。烟草为喜温喜湿润气候的植物，对土壤中重金属镉具有较高的耐性和富集能力，在pH为6.16、镉含量为2-10mg/kg土壤上，烟草地上部镉含量可达20-100mg/kg，富集系数可达10以上。本发明所选烟草品种的镉富集能力强，将烟草作为修复植物，富集污染土壤中的镉；本发明利用筛选的高富集品种烟草吸收果树根系土壤中的镉，降低果树吸收土壤镉的风险，实现农产品的安全种植，显著提高农用地经济产出。
进一步，上述步骤(1)中，果树品种为柑橘；更进一步，柑橘品种为爱媛38号和/或大雅柑。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，柑橘是芸香科柑橘属多年生小乔木，果实营养丰富，色香味兼优，既可鲜食，又可加工成以果汁为主的各种加工制品。中国是柑橘种植重要原产地之一，柑橘资源丰富，优良品种繁多，有4000多年的柑橘栽培历史。柑橘长寿、丰产稳定、经济效益高，是我国南方果树最主要的果品。
爱媛38号为日本杂交柑桔新品种，树势旺，果形圆，深橙色，油胞稀，光滑，外形美观，平均果重200g，易剥皮；含糖15°，含酸0.5°以下，无核，口感细嫩化渣，清香爽口，风味极佳；耐贮藏，抗寒性强，丰产极好，结果成串，是一个非常有潜力的早熟杂柑品种。
大雅柑是中国农业科学院柑橘研究所科研人员1998年以青见桔橙为母本，新生系3号椪柑为父本杂交，经过10多年选育而成。平均单果重190g，果实横径7.6厘m，纵径7.4厘m。成熟果实果面黄色，光滑，富光泽，油胞细密，果皮较薄，厚2.2-4.0mm，极易剥皮，无核；可溶性固形物达16％，总酸0.35g/100mL果汁，Vc含量32mg/100mL果汁，果肉脆嫩化渣，风味浓郁，口感好，有香气，品质优，供应期长。
爱媛38号和大雅柑的生长时期和成熟期不同，可定期收获成熟的果实。
进一步，上述步骤(1)中，间套作的方式具体为：将烟草与果树按2-3行烟草和1行果树的田间布局；烟草行距为1m，株距为0.5m；果树行距为3m，株距为3m；烟草与果树行距为0.2-0.5m。
采用上述进一步技术方案的有益效果在于，本发明烟草与柑橘对土壤和气候环境的要求基本一致，且烟草对镉吸收能力较强，爱媛38号和大雅柑是重金属低吸收的且市场价值和经济效益较好的两个柑橘品种，利用烟叶对柑橘根系土壤镉竞争吸收作用，降低柑橘吸收土壤镉的风险，因此，选用烟草与上述两个柑橘品种间作，实行“边生产边修复”，既修复了污染土壤，又不中断农田生产，可取得一定的经济效益，是一种可推广利用的间作修复技术。
进一步，上述步骤(3)中，无害化处理为焚烧或压缩填埋。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明所选取的烟草品种具有环境适应性强、生长迅速、生物量大等特性，且对土壤中镉具有较强的吸收能力，投入成本低，管护简便；本发明烟草具有很强的镉吸收能力，且具有较大的生物量和较短的生长周期，通过收割地上部可达到快速去除土壤中的镉污染的目的。
2、本发明所选取的果树品种是以应用为目的，从农业种植中常见的柑橘品种中筛选出的对土壤重金属低累积，且具有较高的营养价值和经济价值的品种。
3、本发明筛选的重金属低累积作物柑橘属于小乔木，而烟草属于多年生草本植物，两者均属喜温、喜湿润气候的物种，适应与同一种气候环境，且在空间上不存在竞争关系；二者通过间作模式种植，充分利用空间种植优势，可提高土壤利用率和光合利用率，可取得较好的修复效率，并获得较高的经济效益，达到双赢。
3、本发明利用烟草对镉的强吸收特性，在间作时镉更倾向于积累在富集能力强的植物体内，从而减少土壤中生物可利用的镉的含量，减少经济作物根系对镉的吸收，最终达到安全生产的目的；并且，间作修复技术具有不破坏土壤的理化性质，不对土壤产生二次污染。
4、本发明间作作物及品种的经济收益远远高于同类型间作经济作物，具有广阔的应用前景；且适用于中度和轻度镉污染土壤的治理修复，有明显的环境效益、经济效益和社会效益。
附图说明
图1为9种不同果树和经济作物品种的果品镉含量；
图2为烟草单作、烟草+爱媛38号间作和烟草+大雅柑间作处理下，烟草地上部生物量、镉含量和镉提取量条形图；
图3为爱媛38号单作、大雅柑单作、烟草+爱媛38号间作和烟草+大雅柑间作处理下，柑橘果实镉含量条形图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，具体包括以下步骤：
(1)在中轻度镉污染土壤中，选取镉富集能力强的烟草品种作为修复植物，选取重金属低吸收的果树品种爱媛38号和大雅柑作为经济作物，采取间套作的方式同时种植；
具体为：将烟草与果树按2行烟草和1行果树的田间布局；烟草行距为1m，株距为0.5m；果树行距为3m，株距为3m；烟草与果树行距为0.4m；
(2)分别按烟草与果树的生长习性进行施肥与田间管理；
(3)当烟草生长至株高90cm时，收割烟草地上部分，并送至专属场所集中进行焚烧或压缩填埋；
(4)在果树可食部分成熟时，收获果树可食部分。
实施例2
利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，具体包括以下步骤：
(1)在中轻度镉污染土壤中，选取镉富集能力强的烟草品种作为修复植物，选取重金属低吸收的果树品种爱媛38号作为经济作物，采取间套作的方式同时种植；
具体为：将烟草与果树按2行烟草和1行果树的田间布局；烟草行距为1m，株距为0.5m；果树行距为3m，株距为3m；烟草与果树行距为0.5m；
(2)分别按烟草与果树的生长习性进行施肥与田间管理；
(3)当烟草生长至株高80cm时，收割烟草地上部分，并送至专属场所集中进行焚烧或压缩填埋；
(4)在果树可食部分成熟时，收获果树可食部分。
实施例3
利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，具体包括以下步骤：
(1)在中轻度镉污染土壤中，选取镉富集能力强的烟草品种作为修复植物，选取重金属低吸收的果树品种大雅柑作为经济作物，采取间套作的方式同时种植；
具体为：将烟草与果树按3行烟草和1行果树的田间布局；烟草行距为1m，株距为0.5m；果树行距为3m，株距为3m；烟草与果树行距为0.2m；
(2)分别按烟草与果树的生长习性进行施肥与田间管理；
(3)当烟草生长至株高100cm时，收割烟草地上部分，并送至专属场所集中进行焚烧或压缩填埋；
(4)在果树可食部分成熟时，收获果树可食部分。
性能测试
1、在湖南省某县典型镉污染农田土壤上设置田间试验，选取9种不同的果树和经济作物品种(爱媛38号、大雅柑、甜瓜、枇杷、萝卜、西红柿、辣椒、黄瓜和茄子)作为供试植物。于清明后，分别定植于镉污染农田土壤中，于不同作物品种成熟期采集果品，分别测定其果品镉含量，结果如图1所示。
图1为9种不同果树和经济作物品种的果品镉含量。由图1可知，爱媛38号与大雅柑两个品种果实中镉含量最低，均在0.01mg/kg左右，远低于《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2017)和《绿色食品柑橘类水果》(NY/T426-2012)中限定的0.05mg/kg的含量标准。
2、确定了柑橘为镉低吸收作物品种后，进一步设置田间试验，选取镉富集能力较强的烟草品种与爱媛38号和大雅柑两个柑橘品种作为供试植物，在湖南省某县典型镉污染农田土壤上分别设置烟草单作、爱媛38号单作、大雅柑单作、烟草+爱媛38号间作和烟草+大雅柑间作试验小区，共设5个处理，按2行烟草和1行柑橘的田间布局，烟草行距为1m，株距0.5m；柑橘行距为3m，株距3m，烟草与柑橘行距为0.4m。于成熟期分别收获烟草地上部与柑橘果实样品，测定各处理烟草地上部生物量、镉含量和镉提取量，结果如图2所示；测定各处理柑橘果实中镉含量，结果如图3所示。
图2为烟草单作、烟草+爱媛38号间作和烟草+大雅柑间作处理下，烟草地上部生物量、镉含量和镉提取量条形图。由图2可知，烟草单作处理下，烟草地上部镉含量达23.4mg/kg，烟草+爱媛38号间作和烟草+大雅柑间作处理下，烟草地上部镉含量分别为21.3mg/kg和23.0mg/kg，与烟草单作处理没有显著差异，同时其生物量和地上部镉富集量也没有表现出显著降低。由此可知，烟草与柑橘间作模式并未影响烟草镉富集效果。
图3为爱媛38号单作、大雅柑单作、烟草+爱媛38号间作和烟草+大雅柑间作处理下，柑橘果实镉含量条形图。由图3可知，烟草+爱媛38号间作和烟草+大雅柑间作处理下，柑橘果实中镉含量分别为0.009mg/kg和0.012mg/kg，均较单作时进一步降低了果实中镉含量。由此可知，本发明烟草与柑橘间作修复模式下，柑橘果实中镉含量符合《食品安全国家标准食品中污染物限量》(GB2762-2017)和《绿色食品柑橘类水果》(NY/T 426-2012)标准，可进入果品市场进行销售，产生经济价值。
以上试验说明，本发明烟草与柑橘间作修复镉污染农田土壤是一种修复效果好、经济可持续、农民易接受的植物修复模式，具有广阔的应用前景和推广价值。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (5)
1.一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)在中轻度镉污染土壤中，选取镉富集能力强的烟草品种作为修复植物，选取重金属低吸收的果树品种作为经济作物，采取间套作的方式同时种植；
(2)分别按烟草与果树的生长习性进行施肥与田间管理；
(3)当烟草生长至株高80-100cm时，收割烟草地上部分，并送至专属场所集中进行无害化处理；
(4)在果树可食部分成熟时，收获果树可食部分。
2.根据权利要求1所述的一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述果树品种为柑橘。
3.根据权利要求2所述的一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，其特征在于，所述柑橘品种为爱媛38号和/或大雅柑。
4.根据权利要求1所述的一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述间套作的方式具体为：将烟草与果树按2-3行烟草和1行果树的田间布局；烟草行距为1m，株距为0.5m；果树行距为3m，株距为3m；烟草与果树行距为0.2-0.5m。
5.根据权利要求1所述的一种利用烟草与果树作物间作修复镉污染土壤的方法，其特征在于，步骤(3)中，所述无害化处理为焚烧或压缩填埋。
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-
2021
- 2021-09-26 CN CN202111129068.6A patent/CN115870329A/zh active Pending
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