專(zhuān)利名稱(chēng)：水麻在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境中重金屬污染的植物修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，具體地說(shuō)是利用一種蕁麻科植物水麻，水麻在在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
環(huán)境中鎘重金屬污染具有隱蔽性、長(zhǎng)期性和不可逆性等特點(diǎn)，其污染物在介質(zhì)中移動(dòng)性差、滯留時(shí)間長(zhǎng)、不能被微生物降解，還可經(jīng)食物鏈傳遞等途徑最終將影響人類(lèi)健康，造成不可估量的影響。利用重金屬富集植物或超富集植物(hyperaccumulator)進(jìn)行植物修復(fù)是當(dāng)今環(huán)境科學(xué)的研究熱點(diǎn)之一，在修復(fù)重金屬土壤污染中顯示了極大的潛力，它具有投資少、效率高，且不造成二次污染等多種特性。富集植物或超積累植物大都以群落方式聚集于野外， 主要在礦山區(qū)、成礦作用帶、富含金屬元素巖石風(fēng)化而成土壤上。因此，對(duì)廢棄的礦山或金屬礦露頭上自然生長(zhǎng)的植物進(jìn)行調(diào)查是尋找富集植物或超積累植物的有效途徑之一。目前已開(kāi)發(fā)出可用于修復(fù)土壤重金屬Cd污染的植物主要包括印度芥菜、寶山堇菜、蒲公英、龍葵、小白酒花、東南景天等，它們對(duì)鎘單一及復(fù)合污染均有較強(qiáng)的耐性和積累能力。但是目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)鎘富集植物多為草本植物，且生長(zhǎng)緩慢、植株矮小、地上部生物量小，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制等。因此，尋找其他鎘富集植物以克服現(xiàn)有修復(fù)植物生長(zhǎng)緩慢、植株矮小的缺點(diǎn)，培育出生長(zhǎng)迅速、植株高、生物量大的品種，是鎘污染土壤植物修復(fù)技術(shù)亟待解決的問(wèn)題。與此同時(shí)，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，土壤鎘污染呈加重的態(tài)勢(shì)，尤其是農(nóng)業(yè)土壤鎘污染狀況令人擔(dān)憂(yōu)。而目前可用于鎘污染土壤修復(fù)的植物品種資源難以滿(mǎn)足實(shí)際需要，急待進(jìn)一步研究和擴(kuò)大可用資源。另外，地球上植物資源相當(dāng)豐富，要確定哪些植物是否對(duì)鎘具有相應(yīng)的富集特性，需要花費(fèi)大量人力、物力和財(cái)力，也未必就能篩選出符合需要的植物品種，從而制約了植物修復(fù)的效率及應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人在從事重金屬污染修復(fù)的研究工作中，在發(fā)現(xiàn)禿瘡花、野茼蒿等重金屬富集植物(見(jiàn)中國(guó)專(zhuān)利ZL 20061002266 9. 6及中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)200810045743. 5)之后，再次發(fā)現(xiàn)蕁麻科水麻屬植物水麻(拉丁名為Debregeasia orientalis C. J. Chen)，對(duì)土壤環(huán)境中的鎘重金屬具有顯著的富集特性。因此，本發(fā)明的目的就是針對(duì)上述可用于土壤重金屬污染生物修復(fù)的植物品種資源不足的問(wèn)題，提供水麻在在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用。為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
水麻在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用，將水麻種植于重金屬鎘污染的土壤中，對(duì)重金屬鎘污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。所述的水麻的種植方法為直接移栽，直接移栽于重金屬鎘污染的土壤中。
所述的水麻的種植方法為播種，將水麻種子直播種植于重金屬鎘污染的土壤中。所述的水麻栽種時(shí)需定期進(jìn)行剪枝收割，留樁發(fā)枝，并對(duì)其收割枝條后進(jìn)行灰化處理，提取重金屬。水麻的生命力非常旺盛，易于成活，可進(jìn)行直接移栽、扦插或?qū)⒎N子直播生長(zhǎng)；在自然條件下即可存活，在其整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中不需要進(jìn)行特殊管理。且同常規(guī)修復(fù)所用的草本植物相比，其自然繁殖生長(zhǎng)快速、生物量大，屬于多年生灌木植物，可留樁發(fā)枝，不需每年栽種。作為優(yōu)選，水麻應(yīng)用種植步驟為
幼苗準(zhǔn)備(1)采用直接移栽方式，自然條件下，將采集到的蕁麻科水麻屬植物水麻 (Debregeasiaorientalis C. J. Chen)幼苗直接移栽于有鎘重金屬污染的土壤當(dāng)中。(2) 采用扦插移栽方式，自然條件下，扦插蕁麻科水麻屬植物水麻(Debregeasia orientalis C. J. Chen)枝條，每枝枝長(zhǎng)約7-lOcm，待枝條長(zhǎng)根后，移栽于有鎘重金屬污染的土壤當(dāng)中。(3)采用自然條件下種子直播方式，將采集到的蕁麻科水麻屬植物水麻(Debregeasia orientalis C. J. Chen)種子直接播種于有鎘重金屬污染的土壤當(dāng)中。2.日常管理植物栽培期，根據(jù)土壤水分實(shí)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。3.收割處理90天后留樁收割植物的地上部分，并對(duì)收割的地上部分進(jìn)行灰化處理，留樁部分可繼續(xù)發(fā)枝，不需每年栽種。待地上部分形成一定生物量時(shí)進(jìn)行定期收割，并對(duì)收割的地上部分進(jìn)行灰化處理，提取重金屬，能有效降低污染土壤中的Cd的含量，從而修復(fù)污染土壤。本發(fā)明中的水麻，為蕁麻科水麻屬多年生灌木植物(拉丁名為ite力re^^sia orientalis C. J. Chen)，經(jīng)試驗(yàn)研究，證明其主要對(duì)鎘(Cd)等重金屬具有富集特性。本發(fā)明充分利用了水麻對(duì)Cd等重金屬的富集特性，將其幼苗移栽或?qū)⑵浞N子直播至被重金屬污染的土壤中，吸收積累污染土壤中的Cd等重金屬，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，降低土壤中Cd等的含量，待地上部分形成一定生物量時(shí)，可留樁收割進(jìn)行連續(xù)提取重金屬， 從而達(dá)到減少污染土壤中Cd含量的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
發(fā)明人通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，水麻對(duì)鎘等重金屬具有顯著的富集特性。本發(fā)明正是利用水麻對(duì)鎘等重金屬的這種富集特性，將其種植于土壤中，可吸收積累鎘等重金屬，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，通過(guò)對(duì)定期收割的地上部分進(jìn)行灰化處理，以達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。由于水麻的生命力非常旺盛，易于成活，且其自然繁殖生長(zhǎng)快速，在其整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中均不需要進(jìn)行特殊管理，水麻屬多年生灌木植物，可留樁發(fā)枝，因而成本較低、可操作性強(qiáng)；同時(shí)也為土壤中重金屬污染的植物修復(fù)開(kāi)發(fā)了新的植物資源品種，為植物修復(fù)技術(shù)的深入發(fā)展帶來(lái)了新的進(jìn)步和發(fā)展空間。并且，水麻屬于綠色灌木植物，對(duì)污染土壤還有綠化覆蓋，減少水土流失和重金屬污染擴(kuò)散的功能。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例中不同Cd濃度處理?xiàng)l件下水麻地上部生物量。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。但不應(yīng)將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實(shí)施例。實(shí)施例1盆栽濃度梯度試驗(yàn)
試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研農(nóng)場(chǎng)土壤肥料試驗(yàn)站。采用盆栽模擬土壤重金屬污染的方法，將蕁麻科水麻屬植物水麻Otefo^^^sia oriental is C. J. Chen)幼苗移栽于投加梯度濃度重金屬鎘污染過(guò)的盆栽土壤中。本試驗(yàn)于5月開(kāi)始，移栽水麻幼苗為采自四川省雅安市石棉縣石棉礦區(qū)的幼苗，每盆3棵，3次重復(fù)。試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，分別為CK (不投加Cd)和4個(gè)不同投加濃度試驗(yàn)，投加濃度為5 mg kg—1 (Tl),30 mg kg—1 (T2)、60 mg kg—1 (T3)和 90 mg kg—1 (T4)，投加的重金屬形態(tài)為 CdCl2 · 2. 5Η20，為分析純?cè)噭?，以固態(tài)加入到土壤中，充分混勻，平衡四周后待用。植物于網(wǎng)室內(nèi)栽培，根據(jù)土壤水分實(shí)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。90天后留樁收割植物的地上部分，測(cè)定成熟水麻地上部分對(duì)重金屬Cd的累積量、富集系數(shù)和遷移系數(shù)，并對(duì)收割的地上部分進(jìn)行灰化處理。試驗(yàn)結(jié)果如下
圖1為不同Cd濃度下水麻地上部生物量。最小顯著差數(shù)法差異顯著性分析顯示，Cd 投加濃度為5 mg kg—1的處理中，地上部生物量與對(duì)照相比，顯著上升(/X0. 05)，在較高的 Cd污染處理水平下，即投加濃度為30、60mg kg—1時(shí)，地上部生物量與對(duì)照相比，無(wú)顯著性差異(/^0. 05)，但其生物量都比對(duì)照高，表明水麻耐性強(qiáng)。但在Cd投加濃度為90 mg kg—1時(shí)， 地上部生物量比對(duì)照低，說(shuō)明水麻有較強(qiáng)的耐性，但還是有一定限度，在Cd濃度大于90 mg kg"1以后，植物的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，但與對(duì)照差異不顯著0°>0. 05)。植物體內(nèi)Cd累積量測(cè)定結(jié)果表明(表1 )，土壤中鎘投加濃度在CK T4濃度時(shí)，水麻地上部均大于0. 5，且在CK、T2和T3濃度時(shí)轉(zhuǎn)移系數(shù)大于1，水麻地上部富集系數(shù)除在T3 濃度時(shí)為0.95，在其他濃度時(shí)其富集系數(shù)均大于1。在土壤中投加濃度為30和60 mg kg—1 時(shí)，植株地上部累積量大于1000 μ g，且植株地上部分鎘的累積量在Tl T3濃度時(shí)隨投加濃度的增高而增高。表1.不同處理濃度下水麻對(duì)鎘的富集特征
處理根莖葉地上部TFDfF(H/株)(μ-g/株)(Ag/株〉(Hg/株〉CK19,4116, 0424,8340,872,56Ir 91Tl346, 38156,6129,53186,440,5 DUlT2497.97979.17140.581119, 751, 311,4913931. 32973,14187.511160.651, 0095T41497,90559. 21204,48763. 69ο. m1- 34
TF為轉(zhuǎn)移系數(shù)，BCF為富集系數(shù)
綜合水麻對(duì)鎘的耐性和富集特征來(lái)看，水麻對(duì)Cd污染土壤具有較強(qiáng)的修復(fù)能力，并且水麻屬于綠色灌木植物，對(duì)污染土壤還有綠化覆蓋，減少水土流失和重金屬污染擴(kuò)散的功能。
權(quán)利要求
1.水麻在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于將水麻種植于重金屬鎘污染的土壤中，對(duì)重金屬鎘污染的土壤進(jìn)行修復(fù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水麻在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于所述的水麻的種植方法為直接移栽，直接移栽于重金屬鎘污染的土壤中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水麻在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于所述的水麻的種植方法為播種，將水麻種子直播種植于重金屬鎘污染的土壤中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水麻在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用，其特征在于所述的水麻栽種時(shí)需定期進(jìn)行剪枝收割，留樁發(fā)枝，并對(duì)其收割枝條后進(jìn)行灰化處理，提取重金 jM ο
全文摘要
本發(fā)明涉及重金屬污染土壤的植物修復(fù)技術(shù)，公開(kāi)了一種蕁麻科植物在修復(fù)鎘污染土壤中的應(yīng)用，具體為水麻在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用，將其種植于重金屬污染的土壤中即可。利用水麻對(duì)鎘的富集特性，將其種植于鎘污染土壤中，可吸收積累鎘重金屬，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，通過(guò)最后收割植物地上部分進(jìn)行灰化處理，提取重金屬，以達(dá)到修復(fù)鎘污染土壤的目的。在其生長(zhǎng)過(guò)程中不需要進(jìn)行特殊管理并且可以留樁發(fā)枝，因而成本較低、可操作性強(qiáng)；同時(shí)也為土壤中重金屬污染的植物修復(fù)開(kāi)發(fā)了新的植物資源品種，為植物修復(fù)技術(shù)的深入發(fā)展帶來(lái)了新的進(jìn)步和發(fā)展空間。
文檔編號(hào)B09C1/10GK102172607SQ20111002541
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者張世熔, 徐小遜, 李云, 李婷, 穆彥彤, 賈永霞, 陳強(qiáng), 龔國(guó)淑 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 張世熔, 徐小遜, 李云, 李婷, 穆彥彤, 賈永霞, 陳強(qiáng), 龔國(guó)淑