專利名稱：：提高植物對重金屬耐受性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及環(huán)境生物
技術(shù)領(lǐng)域：
中提高植物對重金屬耐受性的方法，特別是在修復(fù)重金屬污染土地，提高植物對重金屬的耐受性，增加植物的生物量，可提高植物對重金屬的遷移總量的方法。
背景技術(shù)：
：重金屬如Cd，Pb，Mn,Zn，Cu等污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性，其污染物在介質(zhì)中移動性差、滯留時(shí)間長，經(jīng)食物鏈等途徑進(jìn)入動物和人體內(nèi)，非常影響人類的健康。目前重金屬污染的修復(fù)方法主要有工程修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)等方法。但工程修復(fù)、化學(xué)修復(fù)存在費(fèi)用高和造成二次污染等許多缺點(diǎn)，植物修復(fù)技術(shù)以其過程簡單、成本低廉、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)而成為目前修復(fù)重金屬污染的首選的方法。目前發(fā)現(xiàn)的許多重金屬超積累植物生長緩慢，生物量小等不足給實(shí)際應(yīng)用帶來了很大困難，有些生物量大，對重金屬有富集特性的植物卻在較高濃度重金屬污染的土地上生長緩慢。因此如何提高植物對重金屬的耐受性，增加生物量，提高對重金屬的修復(fù)效果是植物修復(fù)研究中的一個(gè)熱點(diǎn)。因此很有必要尋找一種環(huán)境友好型的方法來提高植物的生物量，達(dá)到高效修復(fù)重金屬污染的方法。有研究表明，5mmol/L的Ca^可以提高在較高濃度重金屬(Cd,Pb，Mn，Zn)處理下擬南芥種子的發(fā)芽率，促進(jìn)擬南芥的生長。Ca^可以提高水稻等在重金屬處理下抗氧化酶活性，促進(jìn)植物的抗逆性。基于以上的研究結(jié)果，在植物修復(fù)重金屬污染地時(shí)，根據(jù)污染的重金屬組成和含量，本發(fā)明選取對環(huán)境友好的植物必需元素配合處理，提高植物對重金屬的耐受性，促進(jìn)植物生物量的增加，從而為快速有效地對重金屬污染地進(jìn)行生物修復(fù)提供了一種新的方法。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種直觀、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用的提高植物對重金屬耐受性的方法。發(fā)明人從植物耐受重金屬的生物機(jī)理入手，通過多次試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)一些植物必需金屬元素能緩解重金屬對植物的脅迫，能明顯提高重金屬富集植物的生物量，增加植物富集金屬的總量，從而達(dá)到快速修復(fù)重金屬污染土壤的方法，該方法具有費(fèi)用低，見效快，可操作性強(qiáng)等特點(diǎn)。本發(fā)明為達(dá)到以上目的，通過研究表明，加入不同濃度的Ca"可以提高重金屬如Cd，Pb，Mn，Zn，Hg處理下重金屬富集植物的生物量，植物體內(nèi)的富集的重金屬的濃度與未加Ca2+對照的相比沒有明顯的降低；力卩Na,K可以緩解Pb對植物的毒害；加Mg可以緩解Pb和Cd對植物的毒害，因此，施用可溶性的植物必需鹽Ca鹽、Na鹽、Mg鹽和K鹽類的一種或幾種，可以緩解重金屬對植物的毒害，明顯提高植物對重金屬的耐受性，促進(jìn)植物生長，提高植物生長量。本發(fā)明是通過這樣的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的在重金屬污染的土壤中種植芥菜、商陸、羽葉鬼針草等可富集重金屬的植物，在植物出苗后，施用一種或幾種可溶性植物必需鹽類如Ca鹽、Na鹽、Mg鹽、K鹽等，每一種鹽施用的濃度范圍為120mmol/kg(施用量按土壤重量計(jì))。根據(jù)污染土壤重金屬的種類、土壤pH值和供試植物的種類選用不同的濃度和類型的植物必需鹽來緩解重金屬對植物的毒害，增強(qiáng)植物對重金屬的耐受性，當(dāng)土壤的pH值(水土-5:l)為5.52時(shí)，施用5mmol/kg的CaCl;j和lmmol/kg的MgCl2提高芥菜對鎘-鉛復(fù)合污染的耐受性效果最好；施用5mmol/kg的CaCb和5mmol/kg的NaCl提高羽葉鬼針草對鎘-鉛復(fù)合污染的耐受性效果最好，修復(fù)效率最高；施用10mmol/kg的CaCl2提高商陸對鎘-錳復(fù)合污染的耐受性效果好，修復(fù)效率最高。當(dāng)鎘-鉛復(fù)合污染土壤的pH值(水土-5:l)為7.00時(shí)，對芥菜而言，施用10mmol/kg的CaCl2時(shí)，能增強(qiáng)芥菜對鎘-鉛復(fù)合污染的耐受性，生物量增加最大，修復(fù)鎘-鉛污染效率最高；對羽葉鬼針草而言，施用5mmol/kg的CaCl2增強(qiáng)了植物對鎘-鉛復(fù)合污染的耐受性，生物量增加最大，修復(fù)鎘-鉛污染效率最高。這種方法可以提高植物對重金屬的耐受性，能明顯增加修復(fù)植物的生物量，但對植物體內(nèi)重金屬濃度的影響不顯著，從而使土壤中更多的重金屬轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)。與己有的技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下所選用的可溶性的鹽類(如CaCl2，NaCl，MgCl2)為植物所必需，對環(huán)境友好，所選用植物如芥菜(5m5w'cfl)、商陸OV^o/accaamer/cawa)和羽葉鬼針草(B!'ifemwaxi/mnv/c2!'flwq)等生物量大，且對多種金屬有耐受和富集能力，使用植物必需鹽類能顯著提高植物的對重金屬的耐受性，明顯增加生物量，從而顯著提高修復(fù)效率，本發(fā)明操作簡單，使用試劑價(jià)格低廉。本方法特別適用于酸性土壤，尤其是對鉛，鎘，錳等污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。具體實(shí)施例方式實(shí)施例l選用湖南某尾礦區(qū)天然生長的芥菜，供試土壤為鎘-鉛復(fù)合污染土壤，其中含Cd量為15mg'kg"，Pb含量為SOOmg'kg-1。土壤為酸性土壤，每盆土壤為5kg，pH值(水土=5:1)為5.52,基肥施用以氮計(jì)，濃度為200mg/kg，以尿素為肥源，平衡一周。芥菜種子出苗后，取生長一致的幼苗移栽到供試土壤中，每盆一株，移栽5天后，施用可溶性鹽類，先把可溶性鹽配成一定濃度如l~5mol/L的溶液，然后噴施到土壤中，施用鹽的濃度和種類為1:空白對照；2:5mmol/kgCaCl2;3:10mmol/kgCaCl2;4:5mmol/kgCaCl2+5mmol/kgNaCl;5:5mmol/kgCaCl2+lmmol/kgMgCl2。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，60天后收獲植物，測地上部分生物量(干重)和重金屬含量，取平均值，富集量為生物量的平均數(shù)與重金屬含量平均數(shù)的乘積，修復(fù)效率為處理與對照的比值，其結(jié)果如表l。表1添加不同離子對芥菜地上部的吸收金屬的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本實(shí)例表明，施用可溶性必需元素，增強(qiáng)了植物對重金屬的耐受能力，顯著增加了芥菜的生物量和植物對重金屬的積累，與對照相比，在處理2、3、4和5中，芥菜對重金屬Cd的修復(fù)效率分別提高了1.896、1.533、1.548和1.852倍；芥菜對重金屬Pb的修復(fù)效率分別提高了1.576、1.505、1.719和1.672倍。實(shí)施例2選用湖南某尾礦區(qū)的天然生長羽葉鬼針草，供試土壤和其它條件同實(shí)例1。羽葉鬼針草種子育苗后，取生長一致的幼苗移栽到供試土壤中，每盆一株，移栽5天后，施用可溶性鹽類，施用鹽的濃度和種類為1:空白對照；2:5mmol/kgCaCl2;3:10mmol/kgCaCl2;4:5mmol/kgCaCl2+5mmol/kgNaCl;5:5腿ol/kgCaCl2+lmmol/kgMgCl2。每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，60天后收獲植物，測地上部分生物量(干重)和重金屬含量，取平均值，富集量為生物量的平均數(shù)與重金屬含量平均數(shù)的乘積，修復(fù)效率為處理與對照的比值，其結(jié)果如表2。表2添加不同離子對羽葉鬼針草地上部的吸收金屬的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>本實(shí)例表明，施用可溶性必需元素添加劑，增強(qiáng)了植物對重金屬的耐受能力，顯著增加了羽葉鬼針草的生物量和重金屬的積累，與對照相比，在處理2、3、4和5中，羽葉鬼針草對重金屬Cd的修復(fù)效率分別提高了1.921、1.791、2.095和1.667倍，羽葉鬼針草對重金屬Pb的修復(fù)效率分別提高了1.754、1.808、1.921和1.787倍。實(shí)施例3選用湖南某尾礦區(qū)的天然生長的商陸，供試土壤為鎘-錳復(fù)合污染土壤，其中含Cd量為20mg.kg"，Mn含量為1000mg'kg人土壤為酸性壤土，每盆土壤為5kg，pH值(水土=5:1)為5.52，基肥施用200mg/kg的氮，以尿素為肥源，平衡一周。商陸種子育苗后，取生長一致的幼苗移栽到供試土壤中，每盆一株，移栽5天后，施用鹽的濃度和種類為l:空白對照；2:5mmol/kgCaCl2;3:10mmol/kgCaCl2;4:5mmol/kgCaCl2+5mmol/kgNaCl;5:5mmol/kgCaCl2+5mmol/kgKCl，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，60天后收獲植物，測地上部分生物量(干重)和重金屬含量，取平均值，富集量為生物量的平均數(shù)與重金屬含量平均數(shù)的乘積，修復(fù)效率為處理與對照的比值，其結(jié)果如表3。表3添加不同離子的對商陸地上部的吸收金屬的影響<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>本實(shí)例表明，施用可溶性必需元素添加劑，增強(qiáng)了植物對重金屬的耐受能力，顯著增加了商陸的生物量和重金屬的積累，與對照相比，在處理2、3、4和5中，商陸對重金屬Cd的修復(fù)效率分別提高了1.333、1.611、1.375和1.463倍，商陸對重金屬M(fèi)n的修復(fù)效率分別提高了1.351、1.668、1.412和1.604倍。實(shí)施例4選用湖南某尾礦區(qū)的天然生長的芥菜，羽葉鬼針草，供試土壤為鎘-鉛復(fù)合污染，測定其中含Cd量為50mgAg"，Pb含量為1000mg'kg"。土壤質(zhì)地為酸性壤土，每盆土壤為5kg，用NaOH把土壤pH值(水土=5:l)調(diào)為為7.00，基肥施用200mg/kg的氮，以尿素為肥源，平衡一周。芥菜和羽葉鬼針草育苗后，取生長一致的幼苗移栽到供試土壤中，每盆一株，移栽5天后，施用可溶性鹽類的濃度和種類為1:空白對照；2:5mmol/kgCaCl2;3:10mmol/kgCaCl2;4:5mmol/kgCaCl2+5腿ol/kgNaCl;5:5腿ol/kgCaCl2+l腿ol/kgMgCl2，每個(gè)試驗(yàn)重復(fù)3次，60天后收獲植物，測地上部分生物量(干重)和重金屬含量，取平均值，富集量為生物量的平均數(shù)與重金屬含量平均數(shù)的乘積，修復(fù)效率為處理與對照的比值，其結(jié)果如表4和表5。表4添加不同離子芥菜對地上部的吸收金屬的影響處理地上部生物量(g)CdPb濃度mg/kg富集量修復(fù)效率(mg/株)濃度mg/kg富集量(mg/株)修復(fù)效率17.63±0.5151.36±3.680.392l扁990.56±67.497.5581.000212.58±1.0546.68±2.680.5871,498991.37±88.6312.4711.650316.47±0.9249.89±4.220.8212扁954.35±90.8515.7182細(xì)413.38±1.1451.65±5.120.6911.763869.04±78.9411.6281.538515.99±1.2148.73±2.490.7791.988821.32±77.6413.1331.738表5添加不同離子對羽葉鬼針草地上部的吸收金屬的影響處理地上部生物量(g)CdPb濃度mg/kg富集量修復(fù)效率Cmg/株)濃度mg/kg富集量(mg/株)修復(fù)效率114.92±0.5660.39±5.670.901l細(xì)1189.86±93.7317.753l扁230.51±3.1252.78±4.381.6101.787991.54±80.9330.2521.704329.37±2.5549.92±5.101.4661.627954.93±94.5528.0461.580427.55±1.9851.12±3.981.4081.563899.61±78.6524.7841.396528.11±2.0352.78±4.831.4841.647971.78±88.2327.3171.539本實(shí)例表明，在pH值7.00的土壤中，施用可溶性必需元素添加劑，能提高植物對重金屬的耐受能力，顯著增加了芥菜的生物量和重金屬的積累，提高了土壤中重金屬的遷移量，與對照相比，在處理2、3、4和5中，芥菜對重金屬Cd的修復(fù)效率分別提高了1.498、2.096、1.763和1.988倍，芥菜對重金屬Pb的修復(fù)效率分別提高了1.650、2.080、1.538和1.738倍;羽葉鬼針草對重金屬Cd的修復(fù)效率分別提高了1.787、1.627、1.563禾B1.647倍，羽葉鬼針草對重金屬Pb的修復(fù)效率分別提高了1.704、1.580、1.396和1.539倍。權(quán)利要求1.一種提高植物在重金屬污染土壤中耐受性的方法，其特征在于在重金屬污染的土壤上種植植物，并施用可溶性的植物必需鹽Ca鹽，Na鹽，Mg鹽，K鹽類的一種或幾種，可溶性必需鹽每種鹽的施用量為1～20mmol/kg土壤，施用可溶性必需鹽后，提高植物對土壤重金屬的耐受力。全文摘要本發(fā)明涉及一種提高植物在重金屬污染土壤中耐受性的方法。該方法是在修復(fù)重金屬污染的土壤時(shí)，在金屬污染中施用可溶性的植物必需鹽類(Ca鹽，Mg鹽，K鹽，Na鹽等)的一種或幾種，可以增加修復(fù)植物的生物量，從而達(dá)到快速有效治理重金屬污染的土壤。該方法具有修復(fù)效率高，可操作性強(qiáng)，費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。文檔編號A01G7/06GK101283661SQ200810031439公開日2008年10月15日申請日期2008年6月5日優(yōu)先權(quán)日2008年6月5日發(fā)明者嚴(yán)明理,濤馮,劉麗莉,向言詞,曾榮今,王海華申請人:湖南科技大學(xué)