一种利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法
【专利摘要】本发明公开了一种利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是包括：在含污染物镉的土壤中种植红苋菜，并喷施植物生长调节剂，当植物红苋菜长到开花期或成熟期时，将植物红苋菜收割或整体从污染土壤中移走；进一步可以再种植下一批红苋菜，并喷施植物生长调节剂，当植物红苋菜长到开花期或成熟期时，将植物红苋菜整体从污染土壤中移走，重复上述过程，直至土壤中的镉含量达到环境安全标准。采用本发明可显著增加红苋菜对镉的吸收、转运和富集，有效提高镉污染土壤的植物修复效率，修复镉污染土壤具有投资少和维护成本低、工程量小、管理技术要求低等特点，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
【专利说明】一种利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于镉污染治理及污染的土壤的再生，涉及一种利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法。适用于利用植物生长调节剂(或称植物激素)促进红苋菜修复镉(Cd)污染土壤，从而修复治理污染的土壤。
【背景技术】
[0002]目前，Cd已被国际癌症研究机构归类为第一致癌物，Cd是毒性最强,污染最为严重的重金属之一。土壤镉含量为0.01?2mg/kg，主要来源于成土母质，有镉的成矿作用发生及被工业污染的地方，土壤中镉含量会高出背景值百余倍，有的高达数千倍。被重金属污染的土壤环境对农作物的毒害作用，其影响在于:一方面就是破坏植物的一些组织和功能，从而降低植物的产量和品质，例如土壤中镉含量超标会破坏植物叶片的叶绿素结构并最终导致植物衰亡；重金属元素毒性大、难降解，进入水体环境之后可以直接通过饮用水或生活用水作用于人体，也能被水生动植物富集吸收，进入食物链而危害人畜安全。镉经食物链进入人体后，主要蓄积在肝、肾、胰腺、甲状腺和骨骼中，可引起骨痛病。此外，镉还可造成贫血、高血压、肾炎和内分泌失调等病症。镉的急性中毒主要表现为呼吸系统受损，镉的慢性中毒主要是引起肾小管病变。
[0003]针对重金属污染，植物修复技术成为了科学家研究的热点，与传统的处理方法相比较，具有投资少、操作方便、不造成二次污染、安全的特点。而研究筛选超积累植物已经成为植物修复技术的基础和核心问题。国外重金属超富集植物筛选工作开始较早，成果比较丰富。在我国，超富集植物的筛选研究起步比较晚，近年来也取得了一系列成果。在对重金属Cd的修复研究上，黄会一等研究发现了一种旱柳品系可富集大量的Cd，最高富集量可达47.19mg/kg。苏德纯等对多个芥菜品种进行了耐Cd毒和富集Cd能力的试验，发现在相同的条件下，芥菜型油菜地上部生物量、地上部吸收Cd量和对污染物的净化率均明显高于印度芥菜。魏树和等对铅锌矿各主要坑口的杂草进行了富集特性的研究，发现这些杂草地上部分对Cd的富集系数均大于I ;他们还首次发现了龙葵是Cd超富集植物，其地上部Cd的富集系数为2.68。刘威等发现，在设施农业作用下宝山堇菜是一种新的Cd超富集植物，在自然条件下地上部CM平均含量可达1168mg/kg,最高可达2310mg/kg,而在温室条件下平均可达 4825mg/kg。
[0004]目前，植物激素已经在农业生产上有广泛的应用:种苗繁育；提高植株产量，促进结实生长，抑制或促进发芽，疏花疏果；促进花芽分化，抑制营养生长；调控果实成熟；防止脱叶；并用于培育优质高产的植株以及进行产品保鲜等。
[0005]植物提取修复是指利用某种放射性核素的超积累植物将土壤中的核素转运出来，富集并搬运到植物根系可吸收部位和地上部位,待植物收获后再进行处理,连续种植这种植物，可使土壤中重金属的含量降低到可接受水平。提高植物修复效率的方式目前主要有加强施肥、添加螯合剂、改善栽培条件、利用根际微生物等，各有其优势，但也存在较大的局限性。综合考虑修复效率及生态环保方面的双重需要，目前，因植物调控体内激素水平是其适应核素及重金属胁迫的重要方式，植物激素的研究也逐渐成为研究的热点，尤其是利用这些植物激素对抗各种逆境环境，尤其在应用于重金属，放射性核素胁迫方面的意义价值重大，但尚未见利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法的文献报道。
【发明内容】
[0006]本发明的目的旨在克服现有技术中的不足，提供一种利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法。本发明通过在镉污染土壤中种植镉的超富集植物一红苋菜，并施加植物生长调节剂，从而提供一种可显著增加红苋菜对镉的吸收、转运和富集的利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
[0007]本发明的内容是:一种利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是包括:在含污染物镉的土壤中种植红苋菜，并喷施植物生长调节剂，当植物红苋菜长到开花期或成熟期时，将植物红苋菜收割或整体从污染土壤中移走。
[0008]本发明的内容还可以包括:所述将植物红苋菜整体从污染土壤中移走后，再种植下一批红苋菜，并喷施植物生长调节剂，当植物红苋菜长到开花期或成熟期时，将植物红苋菜整体从污染土壤中移走，重复上述过程，直至土壤中的镉含量达到环境安全标准。
[0009]本发明的内容中:所述植物生长调节剂可以是生长素(IAA)、赤霉素(GA)或水杨酸(SA)。
[0010]所述植物生长调节剂生长素(IAA)较好的是配制成浓度为100mg/L的生长素(IAA)的水溶液，并喷施在播种后生长I?3月的红苋菜的叶面上。
[0011]所述植物生长调节剂赤霉素(GA)较好的是配制成浓度为500mg/L的赤霉素(GA)的水溶液，并喷施在播种后生长I?3月的红苋菜的叶面上。
[0012]所述植物生长调节剂水杨酸(SA)较好的是配制成浓度为100mg/L的水杨酸(SA)的水溶液，并喷施在播种后生长I?3月的红苋菜的叶面上。
[0013]所述植物生长调节剂的水溶液在每666.7平方米土壤中施用量(即喷施在红苋菜的叶面上的量):所述浓度为100mg/L (毫克/升)的生长素的水溶液的施用量较好的为20L (升);所述浓度为500mg/L的赤霉素的水溶液的施用量较好的为20L (升);所述浓度为100mg/L的水杨酸的水溶液的施用量较好的为20L (升);各施用量也可以在15?25L (升)内/每666.7平方米土壤中。
[0014]本发明的内容还可以包括:将收割或整体从污染土壤中移走的红苋菜采用焚烧的方法进行无害化处理(焚烧后残留的含镉的固体物可进一步采用回收金属、填埋等现有技术方式进行处理)。
[0015]红觅菜(学名:Amaranthus man go st anus L.),为觅科觅属一年生草本植物，另Ij名青香苋、苋菜、野刺苋、米苋、人旱菜，杏菜、荇菜、莹莹菜、玉米菜等。红苋菜是富钾植物之一，主要分布在中国和印度，其根系发达，分布深广，适应能力强，全国各地均可栽培。
[0016]所述红苋菜的播种的时间可以为每年的2月至10月(即春、夏、秋季均可播种进行种植)；种植的方法为播种，每666.7平方米播种量为0.5?0.75千克；播种用红觅菜种子用质量百分比浓度为0.5%的NaClO (次氯酸钠)水溶液浸泡15?25min后,再用于播种。
[0017]生长素(auxin)是一类含有一个不饱和芳香族环和一个乙酸侧链的内源激素，英文简称IAA,国际通用，是卩引噪乙酸(IAA)。[0018]赤霉素(英语:Gibberellin,简称为GA),是广泛存在的一类植物激素。其化学结构属于二萜类酸，由四环骨架衍生而得。可刺激叶和芽的生长。
[0019]水杨酸,英文名:salicylic acid,简称为SA,又称邻轻基苯甲酸,分子量138.05,白色结晶，针状或粉状。比重1.443，熔点1561:?1591:。溶于乙醇、乙醚、丙酮、松节油。
[0020]与现有技术相比，本发明具有下列特点和有益效果:
[0021 ] ( I)本发明的发明人经过长期的研究，在植物生长调节剂(或称植物激素)处理下，可以明显提高红苋菜吸收镉的能力(红苋菜的根、茎、叶部Cd含量均显著提高);该治理方法费用低廉、可操作性强、不破坏环境土壤结构、不引起二次污染；
[0022](2)采用本发明，红苋菜是镉(Cd)富集植物，并具有生长迅速、生物量大，易于收害I]，具有较强的生命力等优点；选取的植物生长调节剂(生长素、赤霉素或水杨酸)能最大可能地提高红苋菜生物量、镉吸收量以及镉富集能力；从而永久性地解决土壤镉污染问题；该方法费用低廉、可操作性强、不破坏环境土壤结构、不引起二次污染；
[0023](3)采用本发明，能使红苋菜更好地发挥对镉的吸收、富集能力，有效提高镉污染土壤的植物修复效率，修复镉污染土壤具有投资少、维护成本低、工程量小、管理技术要求低等特点，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1是IAA对红苋菜单株积累镉的影响；
[0025]图2是GA对红苋菜单株积累镉的影响；
[0026]图3是SA对红苋菜单株积累镉的影响。
【具体实施方式】
[0027]下面给出的实施例拟以对本发明作进一步说明，但不能理解为是对本发明保护范围的限制，该领域的技术人员根据上述本发明的内容对本发明作出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
[0028]实施例1:
[0029]植物生长调节剂(或称植物激素)对红苋菜生物量的影响
[0030]本试验在西南科技大学生命科学与工程学院东八实验楼进行，参试红苋菜种子购于绵阳云川种子公司，对照土壤为黄壤土，将土壤放于避光通风处自然风干后，剔除杂物，捣碎并过筛后备用。3月19日播种红苋菜，待幼苗长至I个月时，定植于装有6.0kg 土壤(土壤的理化性质见表2)的塑料盆(直径30cm，高23cm)，其中Cd以浓度为20mg/kg水溶液形式均匀混合于土壤中，继续培育I个月，5月21日把不同浓度(见表I)的三种植物生长调节剂以水溶液的形式均匀喷洒于红苋菜叶面，按照生长需要定时浇水，生长140天后进行取样分析。
[0031]表I喷洒于红苋菜叶面的植物生长调节剂的浓度[0032]
【权利要求】
1.一种利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是包括:在含污染物镉的土壤中种植红苋菜，并喷施植物生长调节剂，当植物红苋菜长到开花期或成熟期时，将植物红苋菜收割或整体从污染土壤中移走。
2.按权利要求1所述利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是还包括:所述将植物红苋菜整体从污染土壤中移走后，再种植下一批红苋菜，并喷施植物生长调节剂，当植物红苋菜长到开花期或成熟期时，将植物红苋菜整体从污染土壤中移走，重复上述过程，直至土壤中的镉含量达到环境安全标准。
3.按权利要求3所述利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是:所述植物生长调节剂是生长素、赤霉素或水杨酸。
4.按权利要求3所述利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是:所述植物生长调节剂生长素配制成浓度为100mg/L的生长素的水溶液，并喷施在播种后生长I~3月的红苋菜的叶面上。
5.按权利要求3所述利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是:所述植物生长调节剂赤霉素配制成浓度为500mg/L的赤霉素的水溶液，并喷施在播种后生长I~3月的红苋菜的叶面上。
6.按权利要求3所述利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是:所述植物生长调节剂水杨酸配制成浓度为100mg/L的水杨酸的水溶液，并喷施在播种后生长I~3月的红苋菜的叶面上。
7.按权利要求1、2、4、5或6所述利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是还包括:将收割或整体从污染土壤中移走的红苋菜采用焚烧的方法进行无害化处理。
8.按权利要求3所述利用植物生长调节剂促进红苋菜富集镉的方法，其特征是还包括:将收割或整体从污 染土壤中移走的红苋菜采用焚烧的方法进行无害化处理。
【文档编号】B09C1/00GK103894400SQ201410152020
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2014年4月15日 优先权日:2014年4月15日
【发明者】王丹, 郭梦露, 唐运来, 陈晓明, 罗学刚, 徐长合 申请人:西南科技大学