栾树金边黄杨配置组合在固定土壤重金属中的应用的制作方法

本发明涉及污染土壤修复植物修复领域，特别是一种栾树/金边黄杨配置组合在固定土壤重金属中的应用。

背景技术：

在过去几十年，我国采矿、冶炼的工业的发展及环保意识欠缺、环保法律的缺失，部分地区土壤中重金属污染严重。根据《全国土壤污染状况调查公报》显示，工业废弃地、采矿区、公路两侧等土壤中重金属污染严重，调查点位超标率在20%以上，工矿业废弃地土壤环境问题突出。这些严重污染的土壤已经不适合作为农田或开发利用，如何安全利用重金属污染严重的土壤成为目前急需解决的问题。

目前，重污染土壤的修复技术主要有化学淋洗修复、电动力修复等，传统的物理化学修复技术工程量大、修复成本高，并且易产生二次污染。

植物修复是一种原位、廉价、易于接受、且不产生二次污染的修复技术，对于重金属的植物修复主要是植物固定、植物提取、植物挥发等，目前重金属的超积累植物多数为草本植物，生物量小、适应性差、管理繁琐等问题，且对重金属严重污染的土壤，植物提取修复花费时间较长。

栾树，无患子科、栾树属植物，落叶乔木或灌木。栾树适应性强、季相明显，是理想的绿化，观叶树种。宜做庭荫树，行道树及园景树。

金边黄杨，卫矛科，卫矛属，冬青卫矛的变种之一。属常绿灌木或小乔木，生长速度极快，容易繁殖，适应性强。

目前，未有关于利用绿化植物配置模式钝化修复重金属污染的土壤。

技术实现要素：

针对目前重金属污染地区的修复问题，本发明通过将栾树和金边黄杨有效配置组合，充分利用生态空间，强化植物固定修复效率，并将其应用于重金属污染土壤的修复，本发明是这样实现的：

一种栾树/金边黄杨配置组合在固定土壤重金属中的应用，其具体步骤如下：

1）春季，将栾树（带根不带土球）种植于重金属污染土壤中，种植间距为2m×3m，进行常规管理；

2）在栾树底部周围种植金边黄杨小苗，种植密度为20-25株/m²，进行常规管理；

3）种植2-3年后，即完成对土壤中重金属的固定；金边黄杨作为绿化苗木出售，栾树不定期轮伐，作为木材出售，修复重金属污染土壤的修复并产生经济价值，实现边生产边修复。

进一步，本发明栾树/金边黄杨配置组合在固定土壤重金属中的应用中，春季所栽种栾树的胸径为2cm。

进一步，本发明栾树/金边黄杨配置组合在固定土壤重金属中的应用中，所栽种的金边黄杨小苗高30cm。

本申请中，“重金属污染土壤”是指镉含量超出国家标准（《土壤环境质量标准gb15618-1995》）规定的土壤。

木本植物生物量大，对重金属耐性大，管理简单，兼具土壤植被恢复功能，具有良好的植物修复价值，对于重金属污染严重的工业废弃地、采矿区、公路两侧等不宜开发的地区，可有效钝化重金属的活性、降低重金属的环境风险，同时兼具生态效益、景观作用。乔木植物单株占据较大空间，在乔木植物下层易形成闲置空间，而灌木植物植株矮小，靠近地面枝条丛。在生态系统中乔木、灌木植物往往具有不同的生态位，木本植物具有较深的根系和良好的重金属耐性，灌木植物，适应能力强，可有效保护地表土壤，减少水土流失。本发明将二者联合种植可充分利用不同植物在生态系统中的生态位差异，避免二者间生态位的竞争和滞空，可形成复杂的根系网络，提高根际的重金属固定效率。同时，将乔木植物和灌木植物联合种植，形成物种多样、结构合理的植物修复体系，其生态功能更为齐全，对抵抗污染物和环境因素的胁迫能力也更强。

本发明中，栾树、金边黄杨地上部茎叶对重金属的富集系数小于1，金边黄杨的根部重金属富集系数大于，栾树根部虽然富集系数小于1，但根际土壤的有效态含量明显降低。在重金属污染的土壤中形成稳定的根系，钝化重金属、降低重金属的生物有效性，减少环境风险。

此外，作为景观和观赏植物，栾树和金边黄杨具有良好的经济价值，将修复后的栾树和金边黄杨连根拔起以树苗的形式出售，两种绿化植物极易成活，不必携带土球，不携带污染物到干净土壤。栾树、金边黄杨地上部重金属富集系数小于1，且随着绿化植物的生长，植物体内重金属的含将会降低，不构成新的环境风险。

本发明以栾树和金边黄杨科学配置组合为核心，提供该配置组合在重金属污染土壤中的应用，该技术操作简单，易于推广，符合《土壤污染防治行动计划》中推荐污染土壤安全利用的原则，该项目的实施和技术开发对于植物修复重金属污染土壤具有广阔的应用前景。

附图说明

图1为不同乔木植物器官中重金属cd的浓度；

图2为不同灌木植物器官中重金属cd的浓度；

图3为非根际土壤和不同绿化植物根际土壤中有效态cd浓度示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步进行描述。

实施例1

本实施例施工地为江苏省常熟市某公园，其土壤为湖底清淤污泥，土壤中重金属污染严重，cd浓度为0.93mg/kg，重金属含量严重超标，严重威胁当地生态环境及人体健康。

施工方法：

（1）将污染土壤翻耕、旋耕机旋耕混匀、耙平。周围做好排水措施。

（2）在三月份选择常见且具有固定作用的绿化乔木植物：金丝垂柳、银杏、香樟、广玉兰、栾树、水杉、杨树，按2m×3m间距分别种植于重金属污染土壤中，以筛选重金属耐性强；其中金丝垂柳插干种植，银杏、香樟、广玉兰、栾树、水杉、杨树带根种植。

（3）苗木种植后浇水，此后进行常规的田间管理。

（4）秋季将采集的绿化乔木植物不同组织和根际土壤样品，分别晾干，粉碎。植物组织中重金属含量的测定采用湿法(hno3-hclo4)消解，根际土壤中重金属有效态利用dtpa（二乙基三胺五乙酸）法提取，利用原子吸收分光光度法进行检测。

检测结果如图1所示，除金丝垂柳、杨树对重金属cd具有富集作用外，其余绿化乔木地上部对重金属的富集系数均小于1，茎、叶中重金属含量低，环境风险小，且各种苗木生长情况良好，生长未收到良好的抑制。因此认为栾树对重金属cd、zn、cr具有很强的抵抗能力，可用于工业废弃地、采矿区、公路两侧的植物固定修复。

实施例2

本实施例所用土壤与实施例1相同，土地整理和分床处理通实施例1相同，具体施工方法如下：

（1）在冬季12、1月份，利用翻耕机将土壤深耕30cm，晒田一月以上，2月份利用旋耕机旋耕混匀、耙平。

（2）根据田地走势做床处理，每床宽3m，床、床之间开沟做为排水沟，根据实际情况，种植前也可喷洒封闭除草剂。

（3）选择一年生的灌木小苗：红叶石楠、海桐、红花檵木、金边黄杨、金叶女贞小苗分别带根种植于污染土壤中，种植密度为20-25/m²。

（4）苗木种植后浇水，正常田间管理。

（5）秋季将采集的绿化灌木植物样品，分析各植物组织中重金属的含量结果。

检测如图2所示，红叶石楠、海桐、红花檵木、金边黄杨、金叶女贞根中cd含量分别为0.89mg/kg、0.32mg/kg、1.06mg/kg、1.55mg/kg、0.6mg/kg，茎中cd含量分别为1.89mg/kg、1.08mg/kg、0.49mg/kg、0.36mg/kg、0.61mg/kg，叶中含量分别为2.02mg/kg、1.69mg/kg、0.49mg/kg、0.82mg/kg、0.84mg/kg。其中红叶石楠和海桐地上部富集系数大于1。而金边黄杨、红花檵木根部富集系数大于1，分别为1.70、1.16，且地上部富集系数小于1，重金属多富集在根部，环境风险小。

实施例3

本实施例所用土壤与实施例1相同，土地整理和分床处理通实施例1相同。将实施例1、2中优选的乔木植物栾树、灌木植物金边黄杨，有效的科学配置组合，研究绿化植物配置组合的植物固定修复作用。

施工方法如下：

（1）3月份，选择直径为2-3cm的栾树，除去顶部细枝，种植于污染土壤，间距为2m×3m；将一年生金边黄杨小苗直接种植于金边黄杨周围，种植密度为20-25/m²。

（2）在绿化植物种植后，当天浇水，种植一周内保持土壤湿润，以后正常田间管理。

（3）种植后当年秋季对绿化植物进行采样分析，分析栾树和金边黄杨根、茎、叶中重金属的含量以及根际土壤中有效态重金属的含量。

检测结果如图3所示，图3中金边黄杨与栾树为本实施例组合后分别检测获得的结果，其他绿化植物为实施例1或2植物检测获得的结果。由图3可见，各组绿化植物的根际土壤中的重金属cd有效态含量相对空白土壤（即图3中非根际土）具有明显的差别，柳树、杨树根对重金属具有活化作用，而金边黄杨、栾树的根际土壤中有效态的含量低于空白土壤，根际土壤中的重金属被植物根系分泌物钝化，降低了重金属的生物有效性。且栾树、金边黄杨地上部重金属富集系数小于1，不进入食物链，环境风险降低。栾树为乔木植物，根系较深，灌木植物根系发达，将栾树和金边黄杨配置组合后，在污染土壤中的形成复杂稳定根系，更多的根系分泌更多的根系分泌物，固化根际土壤中的重金属。因此，组合配置的钝化效率较单一植物明显提高，且组合后植物固定修复体系更加稳定，生态功能更加齐全，对抵抗污染物和环境因素的胁迫能力也更强。另外，组合配置后，单位面积土壤中的植物总体生物量增加，意味着被植物吸收固定（植物根部、地上部吸收）的重金属的量也会增加。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干改进，这些改进都属于本发明的保护范围。