一種利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，步驟為：冬季時(shí)，將長(zhǎng)出兩片真葉的薺菜幼苗種植于重金屬鎘鋅污染的農(nóng)田土壤中，對(duì)栽種的薺菜進(jìn)行定期收割地上部分即可。本發(fā)明利用薺菜的抗寒性和對(duì)Cd、Zn重金屬的共富集特性，吸收積累污染土壤中的Cd、Zn重金屬，并將重金屬轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，降低土壤中Cd、Zn的含量，待地上部分形成一定生物量時(shí)，可留茬收割進(jìn)行連續(xù)提取，從而達(dá)到減少污染土壤中Cd、Zn含量的目的；同時(shí)，由于薺菜繁殖能力強(qiáng)，生長(zhǎng)快速，能在極其惡劣的土壤條件下生長(zhǎng)，在其生長(zhǎng)過(guò)程中管理粗放管理，因而成本較低、可操作性強(qiáng)，為重金屬污染土壤的植物修復(fù)開(kāi)發(fā)了新的植物資源品種。
【專利說(shuō)明】一種利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于環(huán)境中重金屬污染的修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著城市化、工業(yè)化的發(fā)展，土壤遭受了嚴(yán)重的重金屬污染，導(dǎo)致土壤質(zhì)量日益降低。我國(guó)受重金屬污染的耕地面積已達(dá)2000萬(wàn)公頃，占全國(guó)耕地總面積的1/6，而重金屬鎘、鋅對(duì)土壤的危害尤為嚴(yán)重。
[0003]鎘是一種毒性較強(qiáng)范圍較廣的重金屬污染物，能長(zhǎng)時(shí)間殘留于農(nóng)田中，并且具有很長(zhǎng)的半衰期，而鋅既是植物微量營(yíng)養(yǎng)元素，同時(shí)也是環(huán)境污染元素。由于鋅、鎘化學(xué)性質(zhì)相似，因此在自然界總是伴生、伴存而造成伴隨危害。許多研究都報(bào)道了二者共存條件下的環(huán)境生態(tài)效應(yīng)。同時(shí)兩種重金屬均可通過(guò)食物鏈傳遞等途徑進(jìn)入人體，嚴(yán)重危害人類健康。鑒于此，鎘、鋅污染土壤的修復(fù)迫在眉睫。
[0004]修復(fù)重金屬污染的方法主要包括工程修復(fù)、物理化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)等。雖然工程修復(fù)和物理化學(xué)修復(fù)能在一定程度上降低重金屬污染程度，但是存在成本較高、對(duì)土壤擾動(dòng)性較大、易造成二次污染的問(wèn)題。生物修復(fù)特別是植物修復(fù)具有成本低廉、效率高、能保持土壤結(jié)構(gòu)、無(wú)二次污染等特性，在修復(fù)礦上土壤和農(nóng)田土壤等環(huán)境的重金屬污染中顯示了極大的潛力，成為了今年來(lái)備受關(guān)注的研究熱點(diǎn)。
[0005]目前發(fā)現(xiàn)的鎘超富集植物僅有印度芥菜、遏藍(lán)菜、寶山堇菜、龍葵等少數(shù)幾種植物。鋅超富集植物也僅有遏藍(lán)菜、東南景天、滇苦菜等少數(shù)幾種植物。然而同時(shí)能夠富集鎘、鋅的超富集植物目前僅有遏藍(lán)菜、圓錐南芥、龍葵等。雖然這些植物本身具有很強(qiáng)的富集能力，但是運(yùn)用于實(shí)際中卻暴露出生長(zhǎng)緩慢、植株矮小、對(duì)不同類型土壤適應(yīng)能力差等問(wèn)題，更值得注意的是以上植物均`無(wú)法在低溫條件下正常生長(zhǎng)，這極大的限制了它們?cè)趯?shí)際應(yīng)用中的修復(fù)范圍和修復(fù)效率。
[0006]由此可見(jiàn)，目前仍須進(jìn)一步篩選出可用于不同土壤類型、不同季節(jié)條件的植物修復(fù)材料。但眾所周知，由于地球上植物資源的豐富程度，要確定哪些植物是否具有某些相應(yīng)的特性，卻不是一件容易的工作，即使花費(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。這恰好成為制約植物修復(fù)應(yīng)用的瓶頸。
[0007]在農(nóng)田中，雜草特別是農(nóng)田雜草作為一類人為與自然選擇雙重壓力下產(chǎn)生的高度進(jìn)化的植物類群。它們通常具有廣泛的適應(yīng)性、頑強(qiáng)的生命力、較大的生物量以及較強(qiáng)的吸收能力。
[0008]因此，從農(nóng)田雜草中篩選出重金屬鎘、鋅超富集植物，不僅可以彌補(bǔ)現(xiàn)有鎘、鋅超富集植物數(shù)量不足、耐寒性差、生長(zhǎng)范圍狹窄、生長(zhǎng)緩慢、植株矮小的缺點(diǎn)，而且可以就地取材，避免了新物種入侵的問(wèn)題。
[0009]現(xiàn)有的冬季低溫條件下，土壤重金屬污染生物修復(fù)的植物品種資源不足。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，旨在解決冬季低溫條件下，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。
[0011]本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，該利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法的具體步驟為:
[0012]初冬季時(shí)即11-12月間，將長(zhǎng)出兩片真葉的薺菜幼苗于種植于重金屬鎘鋅污染的農(nóng)田土壤中，種植密度為10 X 10cm，田間土壤水分保持在80%，于45天后收割地上部分，對(duì)收割的地上部分進(jìn)行灰化處理，提取重金屬。
[0013]進(jìn)一步，薺菜種植方法為直接移栽，即直接移栽于重金屬鎘鋅污染的土壤中。
[0014]進(jìn)一步，薺菜的種植方法也可采用播種，即將薺菜種子直播種植于重金屬鎘鋅污染的土壤中，播種的最佳時(shí)間在深冬即I月。
[0015]進(jìn)一步，對(duì)栽種的薺菜進(jìn)行定期收割植物的地上部分。
[0016]本發(fā)明提供的利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，通過(guò)在冬季將薺菜直接種植于鎘、鋅單一或復(fù)合污染農(nóng)田土壤中，先利用薺菜的抗寒性，保證其能在低溫條件下正常生長(zhǎng)，再利用薺菜對(duì)重金屬鎘、鋅的共富集特性，即將其種植于鎘、鋅單一或復(fù)合污染農(nóng)田中能直接吸收、積累土壤中的重金屬鎘、鋅，并將大部分重金屬鎘、鋅轉(zhuǎn)運(yùn)到植物的地上部分，以達(dá)到修復(fù)重金屬污染農(nóng)田土壤的目的。本發(fā)明中的薺菜不僅具有強(qiáng)富集性、高耐寒性，而且其繁殖能力強(qiáng)，生長(zhǎng)周期短，易傳播、分布范圍廣，能在極其貧瘠的土壤條件生長(zhǎng)，在其生長(zhǎng)過(guò)程中不需要進(jìn)行特殊管理，因而成本較低、可操作性較強(qiáng)。此外，本發(fā)明中的薺菜不僅為冬季農(nóng)田土壤重金屬污染的植物修復(fù)提供了新的植物資源品種，還為植物修復(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。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是本發(fā)明提供的利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法流程圖；
[0018]圖2為實(shí)施例1中不同Cd濃度處理?xiàng)l件下薺菜地上部生物量；
[0019]圖3為實(shí)施例2中不同Cd濃度處理?xiàng)l件下薺菜地上部生物量；
[0020]圖4為實(shí)施例3中不同Zn濃度處理?xiàng)l件下薺菜地上部生物量；
[0021]圖5為實(shí)施例4中不同Zn濃度處理?xiàng)l件下薺菜地上部生物量。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0023]下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的應(yīng)用原理作進(jìn)一步描述。
[0024]如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例的利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法包括以下步驟:
[0025]SlOl:在冬季時(shí)，將長(zhǎng)出兩片真葉的薺菜幼苗移植于重金屬鎘鋅污染的農(nóng)田土壤中，也可直接播種薺菜種子；
[0026]S102:對(duì)栽種的薺菜進(jìn)行定期收割植物的地上部分；
[0027]本實(shí)施例為薺菜在修復(fù)土壤重金屬鎘污染中的應(yīng)用:
[0028]實(shí)施例地點(diǎn)設(shè)在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)實(shí)施例農(nóng)場(chǎng)。
[0029]本實(shí)施例采用盆栽模擬土壤橫縱金屬污染的方法，移栽十字花科薺菜屬植物薺菜(Capsella bursapastoris (L.)Medic.)種植于投加梯度濃度重金屬鎘污染過(guò)的盆栽土壤中，采用移栽方式，將薺菜幼苗移栽于盆栽中生長(zhǎng)；45天后進(jìn)行留茬收割植物的地上部分，測(cè)定薺菜體內(nèi)重金屬鎘含量。
[0030]實(shí)施例共設(shè)6個(gè)處理，分別為CK(不投加Cd)和5個(gè)不同投加重金屬濃度實(shí)施例區(qū)，投加濃度為 25mg/kg(Tl)、50mg/kg(T2)、75mg/kg(T3)、100mg/kg (T4)、125mg/kg (T5),投加的重金屬形態(tài)為CdC12.2.5H20，為分析純?cè)噭?，以固態(tài)加入土壤中，充分混勻，平衡四周
后待用。
[0031]本實(shí)施例于2012年11月-2013年I月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)進(jìn)行，薺菜幼苗采集于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)農(nóng)場(chǎng)。每盆裝土 2.0kg (盆直徑20cm、高20cm)，每盆移苗5棵，3次重復(fù)。盆間距為10cm，完全隨機(jī)擺放。在整個(gè)生長(zhǎng)過(guò)程中不定期的交換盆與盆的位置以減弱邊際效應(yīng)的影響，并及時(shí)去除其它雜草，防治病蟲(chóng)害。
[0032]實(shí)施例結(jié)果如下:
[0033]圖2為不同Cd濃度處理?xiàng)l件下薺菜地上部生物量。最小顯著差數(shù)法差異顯著性分析表明，Cd投加濃度為25mg/kg的處理中，地上部生物量與對(duì)照相比，無(wú)顯著性差異(0.01`<P < 0.05),表現(xiàn)出較強(qiáng)的耐性。但在更高的Cd污染處理下，即投加濃度大于50mg/kg以后，地上部生物量有所下降(0.01 < P < 0.05)，說(shuō)明薺菜耐性雖然較強(qiáng)但還是有一定限度，在Cd濃度大于50mg/kg以后，植物的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制。
[0034]植物體內(nèi)Cd含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)下述表1:
[0035]表1.不同處理濃度下薺菜對(duì)鎘的富集特征
[0036]
【權(quán)利要求】
1.一種利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，其特征在于，該利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法的具體步驟為: 初冬季時(shí)即11-12月間，將長(zhǎng)出兩片真葉的薺菜幼苗于種植于重金屬鎘鋅污染的農(nóng)田土壤中，種植密度為10 X IOcm,田間土壤水分保持在80 %，于45天后收割地上部分，對(duì)收割的地上部分進(jìn)行灰化處理，提取重金屬。
2.如權(quán)利要求1所述的利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，其特征在于，薺菜種植方法為直接移栽，即直接移栽于重金屬鎘鋅污染的土壤中。
3.如權(quán)利要求1所述的利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，其特征在于，薺菜的種植方法也可采用播種，即將薺菜種子直播種植于重金屬鎘鋅污染的土壤中，播種的最佳時(shí)間在深冬即I月。
4.如權(quán)利要求1所述的利用冬季農(nóng)田雜草薺菜修復(fù)鎘鋅污染農(nóng)田土壤的方法，其特征在于，對(duì)栽種的薺菜進(jìn)行定期收割植物的地上部分。
【文檔編號(hào)】B09C1/00GK103551369SQ201310508050
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】朱雪梅, 邵繼榮, 劉英杰, 林立金, 楊占彪, 楊遠(yuǎn)祥, 金倩, 羅江 申請(qǐng)人:朱雪梅