馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用，涉及重金屬污染環(huán)境的修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明將馬纓丹種植于重金屬鋅、鉛和銅污染的土壤中，利用其植株對(duì)鋅、鉛和銅的富集特性，吸收積累土壤中的鋅、鉛和銅，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到植株地上部分；最后收割植物地上部分或采收全株并進(jìn)行灰化處理，提取重金屬，以達(dá)到修復(fù)鋅、鉛和銅污染土壤的目的。馬纓丹喜高溫高濕亦耐干熱，耐瘠薄，長(zhǎng)勢(shì)健旺，萌發(fā)力強(qiáng)，可以修剪收割并留樁萌發(fā)新枝，也可以整株采收后重新播種，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(zhuān)利說(shuō)明】馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及重金屬污染環(huán)境的修復(fù)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及的是馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]土壤是人類(lèi)及眾多生物賴(lài)以生存繁衍發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但是隨著人口的急劇增長(zhǎng)，采礦、冶煉、電鍍、化工等工業(yè)產(chǎn)生的“三廢”以及污灌、農(nóng)藥化肥的不合理施用，造成了嚴(yán)重的重金屬污染。四川西部是全國(guó)著名的鉛鋅礦、銅礦、鐵礦和稀土礦的集中分布區(qū)，這些礦山開(kāi)發(fā)時(shí)產(chǎn)生的尾礦和廢水含有大量的鋅、鉛和銅等重金屬，嚴(yán)重污染了礦區(qū)土壤和鄰近的農(nóng)田。土壤中的重金屬污染具有長(zhǎng)期性、隱蔽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，并且可通過(guò)食物鏈傳遞等途徑最終影響環(huán)境質(zhì)量，危害人體健康。因此，開(kāi)展重金屬鋅、鉛和銅污染土壤的生態(tài)修復(fù)迫在眉睫。
[0003]利用富集或超富集植物的提取作用永久性地從污染土壤中去除重金屬的植物修復(fù)技術(shù)，以其綠色、高效、投資少、易于管理，不引起二次污染等特點(diǎn)成為目前環(huán)境生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)之一，在重金屬污染土壤的修復(fù)技術(shù)中具有很大的潛力。該技術(shù)通過(guò)重復(fù)種植富集或超富集植物，吸收、富集土壤中的重金屬，轉(zhuǎn)運(yùn)到植株地上部分，然后定期刈割或收獲植株地上部分，并將收割的部分灰化提取重金屬，從而將污染土壤中的重金屬濃度降低到安全水平。植物修復(fù)以植物忍耐和超量富集某種或某些重金屬元素的理論為基礎(chǔ)，因此，篩選、尋找可以快速有效地修復(fù)重金屬污染土壤的修復(fù)植物是該技術(shù)成功實(shí)施的關(guān)鍵。由于富集或超富集植物大都以群落方式分布于野外礦山區(qū)或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)的優(yōu)勢(shì)植物進(jìn)行調(diào)查評(píng)估，尤其是脅迫試驗(yàn)，是尋找富集或超富集植物的有效途徑之一。
[0004]目前發(fā)現(xiàn)富集重金屬的植物大多為鎳、銅、鋅、鎘、硒、錳、砷等的富集植物，且富集植物對(duì)重金屬具有一定的選擇性，即一般只對(duì)一種重金屬具有耐性和富集能力，而土壤重金屬污染多為幾種重金屬?gòu)?fù)合污染，且常常伴生有機(jī)污染，用一種富集植物難以全面清除土壤中的多種污染物。另外，目前發(fā)現(xiàn)的富集植物部分生長(zhǎng)緩慢、植株矮小或地上部生物量小，在實(shí)際應(yīng)用中受到限制；部分植物因受土壤類(lèi)型、污染類(lèi)型、氣候等環(huán)境條件的影響無(wú)法生長(zhǎng)。因此，目前可用于鋅、鉛和銅污染土壤修復(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。
[0005]因此，尋找適合于川西氣候，鋅鉛銅污染土壤條件，生長(zhǎng)迅速，生物量較大且鋅鉛銅富集能力強(qiáng)的植物新品種是該區(qū)域鋅鉛銅多種重金屬污染土壤植物修復(fù)技術(shù)亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)用于重金屬污染土壤生物修復(fù)的植物品種資源不足的問(wèn)題，提供了馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用。[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0008]馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用，是將馬纓丹種植于重金屬鋅、鉛和銅污染的土壤中，在其旺盛生長(zhǎng)期過(guò)后，收割植株地上部分，留樁部分每個(gè)節(jié)間處能繼續(xù)萌發(fā)新枝；或者在其旺盛生長(zhǎng)期過(guò)后，采收全株，再種植下一茬馬纓丹；然后將收割的植株進(jìn)行灰化處理，提取重金屬。
[0009]所述的馬纓丹具體的種植步驟為:
[0010](I)幼苗準(zhǔn)備:1)種子直播方式，馬纓丹果熟后采摘堆慪，浸水搓洗去果肉，即獲種子，于秋季隨采隨播于有鋅、鉛和銅污染的土壤中，或混沙貯藏，春季再播；2)扦插方式，全年均可進(jìn)行，以每年4-9月份為主；剪取一年生枝條或當(dāng)年生枝條做插穗，每?jī)晒?jié)或三節(jié)成一段，保留上部葉片并剪掉一半，下部插入土壤，深約插穗的1/3-1/2，扦插后適當(dāng)遮蔭并經(jīng)常噴水，保持插床濕潤(rùn)和空氣濕度在80-90%，15-20天生根；將成活的馬纓丹幼苗直接移栽于鋅、鉛和銅污染的土壤中，其高10-15cm，含6-8片葉；3)壓條方式，每年春、夏、秋三季，將馬纓丹母株外圍的枝條直接彎曲壓入濕潤(rùn)土中，將壓入土中的部分進(jìn)行環(huán)割或刻傷，以促進(jìn)快速生根，待生長(zhǎng)新根后與母株分離，移栽于鋅、鉛和銅污染的土壤中；
[0011](2)日常管理:每年4-11月份，根據(jù)天氣情況，每3-7天澆一次透水，12月份-翌年3月份適當(dāng)控水，每月澆一次水以土壤稍干，保持在田間持水量的30%左右；灌溉設(shè)施差的礦山或污染農(nóng)田進(jìn)行秸桿覆蓋，每年5月份或雨季來(lái)臨前，將麥桿、蠶豆或豌豆秸桿的整段材料進(jìn)行覆蓋，覆蓋厚度以10-15cm為宜，之后每月澆一次水；9月份將玉米秸桿的整段材料進(jìn)行覆蓋，覆蓋厚度同樣為10-15cm，覆蓋后澆一次水，之后12月中旬澆一次過(guò)冬水，待來(lái)年3月底4月初再澆水；
[0012](3)收割處理:90天后植物旺盛生長(zhǎng)期過(guò)后進(jìn)行收割，每個(gè)枝條留取基部?jī)晒?jié)，從第二節(jié)間上方2cm處修剪收割，留樁部分大約長(zhǎng)IOcm,留樁部分每個(gè)節(jié)間處能繼續(xù)萌發(fā)新枝；或者將整株采收后種植下一·茬馬纓丹。
[0013]所述的馬纓丹種植行距1.0m,株距0.5m。
[0014]所述的步驟(2)中，移栽或直播前每畝土壤按如下用量施入底肥:純氮8-10kg，磷(P2O5) 7-8kg，鉀(K2O) 7-9kg ;或者每年5-10月份，每10-15天施一次腐熟稀釋液肥。
[0015]本發(fā)明中的馬纓丹(拉丁名為L(zhǎng)antana comara L.)，為馬鞭草科馬纓丹屬常綠小灌木，原產(chǎn)熱帶美洲，在我國(guó)四川、廣西、廣東、海南、福建、臺(tái)灣等地均有栽培，全年都能開(kāi)花，以4-10月開(kāi)花最盛，可制作盆景。
[0016]本發(fā)明利用馬纓丹對(duì)鋅、鉛和銅的這種富集特性，將其種植于鋅、鉛和銅污染土壤中，吸收積累鋅、鉛和銅，并將其大部分轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部，然后定期收割地上部分或全株，并對(duì)收割的部分進(jìn)行灰化處理，以達(dá)到修復(fù)污染土壤的目的。由于馬纓丹的生命力非常旺盛，易于成活，萌發(fā)能力強(qiáng)，可以修剪留樁繼續(xù)萌發(fā)新枝，也可以全株采收后種植下一茬馬纓丹，因而成本較低、可操作性強(qiáng)。因此，本發(fā)明為重金屬鋅、鉛和銅污染土壤的植物修復(fù)開(kāi)發(fā)了新的植物資源品種，為植物修復(fù)技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了新的進(jìn)步和發(fā)展空間。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為實(shí)施例2中不同鋅、鉛和銅投加濃度處理?xiàng)l件下馬纓丹地上部生物量。注:圖中處理濃度單位為mg k^1,圖中不同字母表示處理間在0.05水平存在顯著差異?！揪唧w實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1野外試驗(yàn)
[0020]試驗(yàn)地點(diǎn)為四川西部漢源縣富泉聯(lián)合鉛鋅礦區(qū)，該礦區(qū)土壤鋅含量為100.05-1542.46mg kg—1、鉛含量為 13.19-538.56mg kg—1、銅含量為 124.83-334.25mg kg'采摘成熟的馬纓丹(拉丁名為L(zhǎng)antana comara L.)果實(shí)，堆慪、浸水搓洗去果肉獲得馬纓丹種子。將采收的種子直接播種于漢源縣富泉聯(lián)合鉛鋅礦區(qū)，出苗后5-6片葉時(shí)進(jìn)行間苗，行距1.0m,株距0.5m。根據(jù)天氣情況，每5_7天澆一次透水，每15天施一次腐熟稀釋液肥。生長(zhǎng)100天后隨機(jī)抽取馬纓丹10株，從每個(gè)枝條基部第二節(jié)間上方2cm處收割，留樁部分大約長(zhǎng)10cm。檢測(cè)收割植株地上部的鋅、鉛和銅含量。鋅、鉛和銅的含量分別為193.19-902.27mg kg'20.45-114.66mg kg-1 和 15.55-71.93mg kg'
[0021]實(shí)施例2盆栽脅迫試驗(yàn)
[0022]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)。
[0023]采用盆栽模擬土壤重金屬污染的方法，將馬鞭草科馬纓丹屬植物馬纓丹(拉丁名為L(zhǎng)antana comara L.)幼苗移栽于投加梯度濃度重金屬鋅、鉛和銅污染的盆栽土壤中。每盆3棵，3次重復(fù)。每盆土壤重8kg，每盆施入純氮0.4g，磷(P2O5)0.32g，鉀(K2O)0.37g。試驗(yàn)共設(shè)4個(gè)處理，分別為CK (不投加重金屬)和3個(gè)不同投加重金屬濃度試驗(yàn)，投加的重金屬形態(tài)分別為ZnSO4.7H20、Pb(NO3)2和CuSO4.5H20，均為分析純?cè)噭?，以固態(tài)加入到土壤中，充分混勻，平衡四周后待用。投加重金屬濃度如表1。
[0024]表1重金屬鋅、鉛和銅的試驗(yàn)處理濃度
【權(quán)利要求】
1.馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用，其特征在于，將馬纓丹種植于重金屬鋅、鉛和銅污染的土壤中，在其旺盛生長(zhǎng)期過(guò)后，收割植株地上部分，留樁部分每個(gè)節(jié)間處能繼續(xù)萌發(fā)新枝；或者在其旺盛生長(zhǎng)期過(guò)后，采收全株，再種植下一茬馬纓丹。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用，其特征是，馬纓丹具體的種植步驟為: (1)幼苗準(zhǔn)備:1)種子直播方式，馬纓丹果熟后采摘堆慪，浸水搓洗去果肉，即獲種子，于秋季隨采隨播于有鋅、鉛和銅污染的土壤中，或混沙貯藏，春季再播；2)扦插方式，全年均可進(jìn)行，以每年4-9月份為主；剪取一年生枝條或當(dāng)年生枝條做插穗，每?jī)晒?jié)或三節(jié)成一段，保留上部葉片并剪掉一半，下部插入土壤，深約插穗的1/3-1/2，扦插后適當(dāng)遮蔭并經(jīng)常噴水，保持插床濕潤(rùn)和空氣濕度在80-90%，15-20天生根；將成活的馬纓丹幼苗直接移栽于鋅、鉛和銅污染的土壤中，其高10-15cm，含6-8片葉；3)壓條方式，每年春、夏、秋三季，將馬纓丹母株外圍的枝條直接彎曲壓入濕潤(rùn)土中，將壓入土中的部分進(jìn)行環(huán)割或刻傷，以促進(jìn)快速生根，待生長(zhǎng)新根后與母株分離，移栽于鋅、鉛和銅污染的土壤中； (2)日常管理:每年4-11月份，根據(jù)天氣情況，每3-7天澆一次透水，12月份-翌年3月份適當(dāng)控水，每月澆一次水以土壤稍干，保持在田間持水量的30%左右；灌溉設(shè)施差的礦山或污染農(nóng)田進(jìn)行秸桿覆蓋，每年5月份或雨季來(lái)臨前，將麥桿、蠶豆或豌豆秸桿的整段材料進(jìn)行覆蓋，覆蓋厚度為10-15cm，之后每月澆一次水；9月份將玉米秸桿的整段材料進(jìn)行覆蓋，覆蓋厚度同樣為10-15cm，覆蓋后澆一次水，之后12月中旬澆一次過(guò)冬水，待來(lái)年3月底4月初再澆水； (3)收割處理:90天后植物旺盛生長(zhǎng)期過(guò)后進(jìn)行收割，每個(gè)枝條留取基部?jī)晒?jié)，從第二節(jié)間上方2cm處修剪收割，留樁部分大約長(zhǎng)IOcm,留樁部分每個(gè)節(jié)間處能繼續(xù)萌發(fā)新枝；或者將整株采收后種植下一茬馬纓丹。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用，其特征是，馬纓丹種植行距1.0m，株距0.5m。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬纓丹在修復(fù)重金屬鋅鉛銅污染土壤中的應(yīng)用，其特征是，步驟(2)中，移栽或直播前每畝土壤按如下用量施入底肥:純氮8-10kg，磷(P205) 7-8kg，鉀(K2O) 7-9kg ;或者每年5-10月份，每10-15天施一次腐熟稀釋液肥。
【文檔編號(hào)】B09C1/00GK103586268SQ201310543052
【公開(kāi)日】2014年2月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月5日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月5日
【發(fā)明者】賈永霞, 張春梅, 方繼宇, 張世熔, 李婷, 徐小遜, 李云, 蒲玉琳 申請(qǐng)人:四川農(nóng)業(yè)大學(xué)