施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法
2023-05-17 07:36:56 1
施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法
【專利摘要】本發明公開了一種施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，屬於環境重金屬汙染的修復領域，包括以下步驟：於秋季將剪碎後的旱蓮草秸稈直接施入土壤中，直接移栽兩片真葉展開的薺菜幼苗，或者採用種子直接撒播方式進行薺菜幼苗準備；澆水確保田間土壤水分持水量為80％，進行薺菜的日常管理；收割處理：35天後，對薺菜的根系和地上部分進行收割。本發明提供的土壤施用旱蓮草秸稈提高薺菜整株單位面積的鎘提取量，較未施用(對照)提高了20.5％。本發明是一種成本低、可操作性強、環境友好且有效的修復果園重金屬鎘汙染的方法。
【專利說明】施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於環境重金屬汙染的修復領域，一種薺菜修復果園鎘汙染領域。
【背景技術】
[0002]20世紀以來科學技術迅猛發 展，促進了經濟的發展，提高了人民的生活水平，然而，與此同時，由於工業「三廢」機動車尾氣的排放、汙水灌溉和農藥、除草劑、化肥等的使用以及礦業的發展，嚴重地汙染了土壤、水質和大氣。而重金屬「五毒」之一的鎘(Cd)在環境中的汙染具有隱蔽性、長期性和不可逆性等特點，在土壤中滯留時間長、不能被降解，經食物鏈等途徑最終影響人類健康，影響甚大。「鎘大米」事件就是因土壤被鎘汙染而造成的。因此，鎘汙染土壤急需得到治理。今年我國將啟動重金屬汙染耕地修復綜合治理工作，農業部主張按照「因地制宜、政府引導、農民自願、收益不減」的基本思路，科學合理確定技術路線配套措施。目前重金屬植物修復技術被普遍認為具有物理、化學修複方法所無法比擬的優勢，如費用低廉、不破壞場地結構、不造成二次汙染等，已成為修復土壤重金屬汙染研究領域的一項新興技術。已發現的超富集植物有:印度芥菜、遏藍菜、蜈蚣草等450多種。由於已知的超富集植物地上部生物量普遍偏小，生長慢，而且很多來源於重金屬礦山(屬於礦山生態型)，對果園土壤環境適應能力較差，生長範圍狹窄，限制了植物修復技術的推廣應用。
[0003]莽菜(拉丁名為Capsella bursapastoris (L.)Medic.)為十字花科莽菜屬草本一年生植物，株高20-50cm，耐寒性強、繁殖能力強，生長周期短，易傳播、分布範圍廣，適應能力強。由於薺菜本身生物量相對較小，且鎘含量相對較低，如何提高薺菜修復果園土壤金屬鎘汙染的能力是目前我們面臨和將要解決的問題。
【發明內容】
[0004]本發明實例的目的在於提供一種土壤施用富集植物秸杆提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，旨在進一步提高薺菜修復果園鎘汙染土壤的能力。
[0005]為了實現上述發明目的，本發明採用的技術方案如下:
[0006]一種施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，包括以下步驟:
[0007]於秋季將剪碎後的旱蓮草秸杆直接施入有鎘重金屬汙染的果園土壤中，直接移栽兩片真葉展開的薺菜幼苗，或者採用種子直接撒播方式進行薺菜幼苗準備；
[0008]澆水確保田間土壤水分持水量為80%，進行薺菜的日常管理；
[0009]收割處理:35天後，對薺菜的根系和地上部分進行收割。
[0010]作為選擇，採用直接移栽方式準備植物幼苗的方法如下:
[0011]自然條件下，將旱蓮草曬乾的秸杆剪碎至長度0.5±0.02cm施入有鎘重金屬汙染的果園土壤，再將採集到的薺菜幼苗直接移栽於土壤當中，種植密度均為5 X 5cm。
[0012]作為選擇，種子直播方式準備幼苗的方法如下:
[0013]在自然條件下，將旱蓮草曬乾的秸杆剪碎至長度0.5±0.02cm施入有鎘重金屬汙染的果園土壤，再將採集到的薺菜種子直接播種於果園土壤，幼苗長出後勻苗，密度控制在5 X 5cm。
[0014]作為選擇，所述日常管理包括勻苗、清除雜草。
[0015]本發明方案利用植物的化感作用土壤施用旱蓮草能提高薺菜的鎘提取量。化感作用(Allelopthy)是指各種植物(包括微生物)所釋放的化學物質引起的生化相生相剋作用，也有人稱之為異株克生或相剋相生，是自然界普遍存在的一種現象。它廣泛地存在於農業生態系統之中，與植物對光、水分、養分和空間的競爭一起構成植物間以及與其他生物間的相互作用。隨著諸多學科間相互滲透和交流，研究化感作用有助於更加合理的解釋生態系統中植物組成與分布、群落演替、協同進化和生物入侵等現象，在農業可持續發展和生態環境保護方面具有較高的應用價值。化感物質主要來源於植物的次生代謝產物、微生物進一步分解的產物或植物組織腐敗後釋放物，如將大麥秸杆投入水中，其腐爛後會釋放出抑制藻類生長的化學物質，從而顯示出抑藻活性。
[0016]本發明人經研究認為，農田雜草作為一類人為與自然選擇雙重壓力下產生的高度進化的植物類群，通常具有廣泛的適應性、頑強的生命力、較大的生物量以及較強的吸收能力。因此，如果可以從農田雜草中篩選出一些品種，能夠產生相應的化感物質，促進鎘富集植物的重金屬提取量，可以彌補現有鎘富集植物生長緩慢、植株矮小的缺點。由此，本申請經研究得出土壤施用旱蓮草能提高薺菜的鎘提取量。
[0017]本發明提供的一種土壤施用鎘富集植物秸杆提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法中的薺菜為菊科薺菜屬一年生草本植物，是一種秋冬季節生長的鎘富集植物；旱蓮草為菊科鱧腸屬植物，是一種夏季生長的鎘富集植物。本發明充分利用了植物化感作用提高薺菜對重金屬鎘的 積累特性，將旱蓮草秸杆施入果園土壤中，再種植薺菜，提高薺菜提取汙染土壤中的重金屬鎘，待地上部分形成一定生物量時，整株收割，從而達到土壤施用旱蓮草秸杆提高薺菜單位面積的鎘提取量，提高薺菜修復果園土壤鎘汙染能力的目的。
【具體實施方式】
[0018]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0019]一種施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，包括以下步驟:
[0020]於秋季將剪碎後的旱蓮草秸杆直接施入土壤中，直接移栽兩片真葉展開的薺菜幼苗，或者採用種子直接撒播方式進行薺菜幼苗準備；
[0021]澆水確保田間土壤水分持水量為80%，進行薺菜的日常管理，包括勻苗、清除雜草等;
[0022]收割處理:35天後，對薺菜的根系和地上部分進行收割。
[0023]其中，採用直接移栽方式準備植物幼苗的方法如下:
[0024]自然條件下，將旱蓮草曬乾的秸杆剪碎至長度0.5±0.02cm施入有鎘重金屬汙染的果園土壤，再將採集到的薺菜幼苗直接移栽於土壤當中，種植密度均為5 X 5cm。
[0025]其中，種子直播方式準備幼苗的方法如下:
[0026]在自然條件下，將旱蓮草曬乾的秸杆剪碎至長度0.5±0.02cm施入有鎘重金屬汙染的果園土壤，再將採集到的薺菜種子直接播種於果園土壤，幼苗長出後勻苗，密度控制在5 X 5cm。
[0027]為了便於說明，僅僅示出了與本發明相關的部分。
[0028]對比試驗例1:盆栽試驗
[0029]本發明實施例的實施地點:設在四川農業大學雅安校區農場。
[0030]本發明實施例採用盆栽模擬土壤重金屬汙染的方法，於秋季(9月初)開始，將四種鎘富集植物十字花科碎米莽屬植物碎米莽(拉丁名為Cardamine hirsuta)、菊科鱧腸屬旱蓮草(拉丁名為Eclipta prostrata)、十字花科豆瓣菜屬植物豆瓣菜(Nasturtiumofficinale)和菊科白酒草屬植物小飛蓬(拉丁名為Conyza canadensis)曬乾的稻杆剪碎(長約0.5cm)，直接施入重金屬鎘含量為50mg/kg的盆栽土壤中(土壤取自果園)，混合均勻，盆規格18 X 21cm(高X直徑)，每盆裝土 3kg，每盆施用量6g，折合施用量為每公斤土2g。平衡一周後移栽十字花科莽菜屬植物莽菜(拉丁名為Capsella bursa-pastoris)幼苗(兩片真葉展開)，薺菜幼苗及鎘富集植物均採自四川農業大學雅安校區農場(未汙染區)。試驗設置5個處理，分別為:未施用(CK)、土施碎米薺、土施旱蓮草、土施豆瓣菜、土施小飛蓬。每盆種植薺菜4株，每個處理重複3次。於透明遮雨棚內栽培，根據土壤水分實際情況不定期澆水確保土壤水分保持在田間持水量的80%左右，35天後待植株處於盛花期後，收穫薺菜，測定植物體內的重金屬鎘含量。
[0031]發明 實施例施加的重金屬鎘形態為CdCl2.2.5H20,為分析純試劑，以溶液的形式加入到土壤中，充分混勻，平衡四周後施入鎘富集植物秸杆，再平衡一周後種植薺菜幼苗。
[0032]本發明實施例結果如下:
[0033]薺菜生物量測定結果見下述表1:
[0034]表1 土壤施用鎘富集植物的薺菜單株生物量特徵
[0035]
【權利要求】
1.一種施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，其特徵在於包括以下步驟:於秋季將剪碎後的旱蓮草秸杆直接施入有鎘重金屬汙染的果園土壤中，直接移栽兩片真葉展開的薺菜幼苗，或者採用種子直接撒播方式進行薺菜幼苗準備； 澆水確保田間土壤水分持水量為80%，進行薺菜的日常管理； 收割處理:35天後，對薺菜的根系和地上部分進行收割。
2.如權利要求1所述的一種施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，其特徵在於，採用直接移栽方式準備植物幼苗的方法如下: 自然條件下，將旱蓮草曬乾的秸杆剪碎至長度0.5±0.02cm施入有鎘重金屬汙染的果園土壤，再將採集到的薺菜幼苗直接移栽於土壤當中，種植密度均為5 X 5cm。
3.如權利要求1所述的一種施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，其特徵在於，種子直播方式準備幼苗的方法如下: 在自然條件下，將旱蓮草曬乾的秸杆剪碎至長度0.5±0.02cm施入有鎘重金屬汙染的果園土壤，再將採集到的薺菜種子直接播種於果園土壤，幼苗長出後勻苗，密度控制在5 X 5cm。
4.如權利要求1所述的一種施用富集植物提高薺菜修復果園鎘汙染土壤能力的方法，其特徵在於，所述日 常管理包括勻苗、清除雜草。
【文檔編號】A01G1/00GK104025864SQ201410271249
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年6月17日 優先權日:2014年6月17日
【發明者】廖明安, 林立金, 任雅君, 湯福義, 羅麗, 馬倩倩, 呂秀蘭, 汪志輝, 鄧群仙, 楊代宇, 張瀟, 程籍, 劉娟 申請人:四川農業大學