施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法
【专利摘要】本发明公开了一种施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，属于环境重金属污染的修复领域，包括以下步骤：于秋季将剪碎后的旱莲草秸秆直接施入土壤中，直接移栽两片真叶展开的荠菜幼苗，或者采用种子直接撒播方式进行荠菜幼苗准备；浇水确保田间土壤水分持水量为80％，进行荠菜的日常管理；收割处理：35天后，对荠菜的根系和地上部分进行收割。本发明提供的土壤施用旱莲草秸秆提高荠菜整株单位面积的镉提取量，较未施用(对照)提高了20.5％。本发明是一种成本低、可操作性强、环境友好且有效的修复果园重金属镉污染的方法。
【专利说明】施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于环境重金属污染的修复领域，一种荠菜修复果园镉污染领域。
【背景技术】
[0002]20世纪以来科学技术迅猛发 展，促进了经济的发展，提高了人民的生活水平，然而，与此同时，由于工业“三废”机动车尾气的排放、污水灌溉和农药、除草剂、化肥等的使用以及矿业的发展，严重地污染了土壤、水质和大气。而重金属“五毒”之一的镉(Cd)在环境中的污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，在土壤中滞留时间长、不能被降解，经食物链等途径最终影响人类健康，影响甚大。“镉大米”事件就是因土壤被镉污染而造成的。因此，镉污染土壤急需得到治理。今年我国将启动重金属污染耕地修复综合治理工作，农业部主张按照“因地制宜、政府引导、农民自愿、收益不减”的基本思路，科学合理确定技术路线配套措施。目前重金属植物修复技术被普遍认为具有物理、化学修复方法所无法比拟的优势，如费用低廉、不破坏场地结构、不造成二次污染等，已成为修复土壤重金属污染研究领域的一项新兴技术。已发现的超富集植物有:印度芥菜、遏蓝菜、蜈蚣草等450多种。由于已知的超富集植物地上部生物量普遍偏小，生长慢，而且很多来源于重金属矿山(属于矿山生态型)，对果园土壤环境适应能力较差，生长范围狭窄，限制了植物修复技术的推广应用。
[0003]莽菜(拉丁名为Capsella bursapastoris (L.)Medic.)为十字花科莽菜属草本一年生植物，株高20-50cm，耐寒性强、繁殖能力强，生长周期短，易传播、分布范围广，适应能力强。由于荠菜本身生物量相对较小，且镉含量相对较低，如何提高荠菜修复果园土壤金属镉污染的能力是目前我们面临和将要解决的问题。
【发明内容】
[0004]本发明实例的目的在于提供一种土壤施用富集植物秸杆提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，旨在进一步提高荠菜修复果园镉污染土壤的能力。
[0005]为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下:
[0006]一种施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，包括以下步骤:
[0007]于秋季将剪碎后的旱莲草秸杆直接施入有镉重金属污染的果园土壤中，直接移栽两片真叶展开的荠菜幼苗，或者采用种子直接撒播方式进行荠菜幼苗准备；
[0008]浇水确保田间土壤水分持水量为80%，进行荠菜的日常管理；
[0009]收割处理:35天后，对荠菜的根系和地上部分进行收割。
[0010]作为选择，采用直接移栽方式准备植物幼苗的方法如下:
[0011]自然条件下，将旱莲草晒干的秸杆剪碎至长度0.5±0.02cm施入有镉重金属污染的果园土壤，再将采集到的荠菜幼苗直接移栽于土壤当中，种植密度均为5 X 5cm。
[0012]作为选择，种子直播方式准备幼苗的方法如下:
[0013]在自然条件下，将旱莲草晒干的秸杆剪碎至长度0.5±0.02cm施入有镉重金属污染的果园土壤，再将采集到的荠菜种子直接播种于果园土壤，幼苗长出后匀苗，密度控制在5 X 5cm。
[0014]作为选择，所述日常管理包括匀苗、清除杂草。
[0015]本发明方案利用植物的化感作用土壤施用旱莲草能提高荠菜的镉提取量。化感作用(Allelopthy)是指各种植物(包括微生物)所释放的化学物质引起的生化相生相克作用，也有人称之为异株克生或相克相生，是自然界普遍存在的一种现象。它广泛地存在于农业生态系统之中，与植物对光、水分、养分和空间的竞争一起构成植物间以及与其他生物间的相互作用。随着诸多学科间相互渗透和交流，研究化感作用有助于更加合理的解释生态系统中植物组成与分布、群落演替、协同进化和生物入侵等现象，在农业可持续发展和生态环境保护方面具有较高的应用价值。化感物质主要来源于植物的次生代谢产物、微生物进一步分解的产物或植物组织腐败后释放物，如将大麦秸杆投入水中，其腐烂后会释放出抑制藻类生长的化学物质，从而显示出抑藻活性。
[0016]本发明人经研究认为，农田杂草作为一类人为与自然选择双重压力下产生的高度进化的植物类群，通常具有广泛的适应性、顽强的生命力、较大的生物量以及较强的吸收能力。因此，如果可以从农田杂草中筛选出一些品种，能够产生相应的化感物质，促进镉富集植物的重金属提取量，可以弥补现有镉富集植物生长缓慢、植株矮小的缺点。由此，本申请经研究得出土壤施用旱莲草能提高荠菜的镉提取量。
[0017]本发明提供的一种土壤施用镉富集植物秸杆提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法中的荠菜为菊科荠菜属一年生草本植物，是一种秋冬季节生长的镉富集植物；旱莲草为菊科鳢肠属植物，是一种夏季生长的镉富集植物。本发明充分利用了植物化感作用提高荠菜对重金属镉的 积累特性，将旱莲草秸杆施入果园土壤中，再种植荠菜，提高荠菜提取污染土壤中的重金属镉，待地上部分形成一定生物量时，整株收割，从而达到土壤施用旱莲草秸杆提高荠菜单位面积的镉提取量，提高荠菜修复果园土壤镉污染能力的目的。
【具体实施方式】
[0018]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0019]一种施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，包括以下步骤:
[0020]于秋季将剪碎后的旱莲草秸杆直接施入土壤中，直接移栽两片真叶展开的荠菜幼苗，或者采用种子直接撒播方式进行荠菜幼苗准备；
[0021]浇水确保田间土壤水分持水量为80%，进行荠菜的日常管理，包括匀苗、清除杂草等;
[0022]收割处理:35天后，对荠菜的根系和地上部分进行收割。
[0023]其中，采用直接移栽方式准备植物幼苗的方法如下:
[0024]自然条件下，将旱莲草晒干的秸杆剪碎至长度0.5±0.02cm施入有镉重金属污染的果园土壤，再将采集到的荠菜幼苗直接移栽于土壤当中，种植密度均为5 X 5cm。
[0025]其中，种子直播方式准备幼苗的方法如下:
[0026]在自然条件下，将旱莲草晒干的秸杆剪碎至长度0.5±0.02cm施入有镉重金属污染的果园土壤，再将采集到的荠菜种子直接播种于果园土壤，幼苗长出后匀苗，密度控制在5 X 5cm。
[0027]为了便于说明，仅仅示出了与本发明相关的部分。
[0028]对比试验例1:盆栽试验
[0029]本发明实施例的实施地点:设在四川农业大学雅安校区农场。
[0030]本发明实施例采用盆栽模拟土壤重金属污染的方法，于秋季(9月初)开始，将四种镉富集植物十字花科碎米莽属植物碎米莽(拉丁名为Cardamine hirsuta)、菊科鳢肠属旱莲草(拉丁名为Eclipta prostrata)、十字花科豆瓣菜属植物豆瓣菜(Nasturtiumofficinale)和菊科白酒草属植物小飞蓬(拉丁名为Conyza canadensis)晒干的稻杆剪碎(长约0.5cm)，直接施入重金属镉含量为50mg/kg的盆栽土壤中(土壤取自果园)，混合均匀，盆规格18 X 21cm(高X直径)，每盆装土 3kg，每盆施用量6g，折合施用量为每公斤土2g。平衡一周后移栽十字花科莽菜属植物莽菜(拉丁名为Capsella bursa-pastoris)幼苗(两片真叶展开)，荠菜幼苗及镉富集植物均采自四川农业大学雅安校区农场(未污染区)。试验设置5个处理，分别为:未施用(CK)、土施碎米荠、土施旱莲草、土施豆瓣菜、土施小飞蓬。每盆种植荠菜4株，每个处理重复3次。于透明遮雨棚内栽培，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80%左右，35天后待植株处于盛花期后，收获荠菜，测定植物体内的重金属镉含量。
[0031]发明 实施例施加的重金属镉形态为CdCl2.2.5H20,为分析纯试剂，以溶液的形式加入到土壤中，充分混匀，平衡四周后施入镉富集植物秸杆，再平衡一周后种植荠菜幼苗。
[0032]本发明实施例结果如下:
[0033]荠菜生物量测定结果见下述表1:
[0034]表1 土壤施用镉富集植物的荠菜单株生物量特征
[0035]
【权利要求】
1.一种施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，其特征在于包括以下步骤:于秋季将剪碎后的旱莲草秸杆直接施入有镉重金属污染的果园土壤中，直接移栽两片真叶展开的荠菜幼苗，或者采用种子直接撒播方式进行荠菜幼苗准备； 浇水确保田间土壤水分持水量为80%，进行荠菜的日常管理； 收割处理:35天后，对荠菜的根系和地上部分进行收割。
2.如权利要求1所述的一种施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，其特征在于，采用直接移栽方式准备植物幼苗的方法如下: 自然条件下，将旱莲草晒干的秸杆剪碎至长度0.5±0.02cm施入有镉重金属污染的果园土壤，再将采集到的荠菜幼苗直接移栽于土壤当中，种植密度均为5 X 5cm。
3.如权利要求1所述的一种施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，其特征在于，种子直播方式准备幼苗的方法如下: 在自然条件下，将旱莲草晒干的秸杆剪碎至长度0.5±0.02cm施入有镉重金属污染的果园土壤，再将采集到的荠菜种子直接播种于果园土壤，幼苗长出后匀苗，密度控制在5 X 5cm。
4.如权利要求1所述的一种施用富集植物提高荠菜修复果园镉污染土壤能力的方法，其特征在于，所述日 常管理包括匀苗、清除杂草。
【文档编号】A01G1/00GK104025864SQ201410271249
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年6月17日 优先权日:2014年6月17日
【发明者】廖明安, 林立金, 任雅君, 汤福义, 罗丽, 马倩倩, 吕秀兰, 汪志辉, 邓群仙, 杨代宇, 张潇, 程籍, 刘娟 申请人:四川农业大学