本发明涉及污染区域环境中重金属污染的生物修复技术领域，具体为紫茎泽兰在修复重金属锌铅铜污染土壤中的方法。
背景技术
矿产资源的开发和利用，在给社会带来巨大经济效益的同时，也造成了环境污染。在铅锌矿区的开采中，采矿废水和选矿废液的直接排放，以及废石和尾矿矿渣的堆放和淋滤，使矿区和周边土壤积累了大量的重金属，不仅造成矿区土壤质量下降、生态系统退化、农作物减产，还严重威胁到人体健康，因此矿山污染区域的治理修复成为当前国内外亟待解决的重大问题。
目前，重金属污染土壤的处理和修复方法主要有不溶解处理技术、土壤固化处理、热处理技术和洗土技术等。不溶解处理技术是通过搅拌使重金属与沉淀剂充分反应，从而防止重金属溶解于水；缺点是只能在特定区域进行，推广应用受限。土壤固化处理技术是将被污染的土壤进行固化处理(例如固化成玻璃结晶状等块状固体)，以达到防止污染物扩散的目的，但污染物仍然存在，且固化后的土壤无法再次利用。热处理法技术需要专用设备来加热被污染的土壤，然后使土壤中的低沸点污染物蒸发气化从而得以清除。但是这一方法只适用于沸点相对较低的重金属，例如汞和铅等。而洗土技术则是通过对污染土壤进行水洗，将重金属离子以水溶液的方式洗除，该方法仅适用于小面积的污染土壤。由此可见，以上这些传统方法不适用于大面积重金属污染土壤的治理和修复。近年来，对环境扰动少、修复成本低且能大面积推广应用的植物修复技术应运而生，为治理土壤重金属污染提供了新的途径，寻找和筛选重金属超富集植物是进行矿山及其废弃地植被修复和重建以及对污染土壤的修复的前提和基础；因此，寻找适生于重金属污染土壤条件，生长迅速，生物量较大且对锌、铅和铜富集能力强的植物新品种是重金属污染土壤植物修复技术亟待解决的问题。
本发明中选取的紫茎泽兰是一种重金属污染区域优势生长的植物，对重金属污染有较强的抗性和适应能力，结合深色有隔内生真菌和从枝菌根真菌的接种，能有效提高紫茎泽兰对重金属的抗性，并影响重金属在紫茎泽兰地下、地上部分的积累和迁移，有效地提高紫茎泽兰的重金属修复能力。
技术实现要素：
为实现上述目的，本发明提供的紫茎泽兰在修复重金属锌铅铜污染土壤中的方法，所述的应用包括下述步骤：
1)对污染区域土壤中重金属锌铅铜含量的事先检测：
在治理前对污染区域土壤中的重金属锌铅铜的含量进行检测，对检测值进行综合评价分析，作为土壤分析的原始值及制定修复方案的依据；
2)污染区域土壤的处理：
将污染区域土壤耕作翻松，使其适宜紫茎泽兰的种植；
3)紫茎泽兰的种植：
在适宜植物种植的季节，将紫茎泽兰种植在耕作后的土壤上，并进行常规的施水施肥管理；
4)真菌的接种：
当紫茎泽兰发芽幼苗生长出土壤时，将真菌的菌种置于幼苗根部，使紫茎泽兰发芽幼苗感染丛枝菌根真菌，共同生长；
5)重金属含量的过程检测：
在紫茎泽兰及丛枝菌根真菌的培养过程中，每月对实施修复的重金属土壤进行一次检测，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，作为土壤分析的中间值；
6)紫茎泽兰茎叶的回收：
当紫茎泽兰的生长季结束，种子还未成熟前对含有重金属的植株茎秆及根系全部收集；
7)重金属含量的治理后检测：
在紫荆泽兰去除后，对实施修复的含有重金属的土壤进行检测，作为土壤分析的最终值，并对检测值进行综合评价分析；当检测结果表明土壤已处于安全状态，则停止修复，否则，下一年度继续修复。
优选地，所述对污染区域土壤中重金属锌铅铜含量的事先检测的检测方法采用对污染区域需要进行修复的含有重金属锌铅铜的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量。
优选地，所述污染区域土壤的处理是将污染区域土壤进行耕作翻松，整平，然后挖出灌溉沟渠，间隔80cm挖设一条灌溉沟渠，所述灌溉沟渠的宽深为10cm*10cm。
优选地，所述紫茎泽兰的种植方法方法包括下述步骤：
31)在处理后的地面相隔40cm的距离挖出5cm深的种植坑；
32)在所述种植坑里施上底肥；
33)在所述种植坑里播种3-5粒紫茎泽兰种子；
34)将土壤覆盖掉种子，浇水；
35)种子发芽后，视气候情况通过所述灌溉沟渠对紫茎泽兰进行灌溉。
优选地，所述真菌选用对宿主无致病性的真菌种类。
优选地，所述真菌包括有隔内生真菌和从枝菌根真菌。
优选地，所述紫茎泽兰茎叶的回收是在紫茎泽兰的生长季结束后种子未成熟时将紫茎泽兰的根茎叶全部收集，晾晒干后，将紫茎泽兰的根茎叶送往工厂，作为工业原料进行相应处置。
优选地，所述紫茎泽兰有较强的繁殖能力并具有一定的毒性，在治理土壤污染时需将治理区域用围栏隔离。
在本技术方案中，选取紫茎泽兰作为植物修复品种，是一种污染区域优势生长植物，对污染区域重金属锌、铅和铜具有显著的耐性和富集能力，本发明正是利用紫茎泽兰的重金属富集能力来修复重金属锌、铅和铜污染的污染区域土壤；本发明中还对紫茎泽兰接种了深色有隔内生真菌和从枝菌根真菌，这两种真菌能有效提高紫茎泽兰对重金属的耐受性和富集能力，从而提升紫茎泽兰的土壤修复效率。与现有技术相比，本发明的成本低，效率高，易操作，严格把控了紫茎泽兰的种植过程，防止了紫茎泽兰对污染区域周边区域的生物危害。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
另外，本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
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。
本发明实施例采用的紫茎泽兰具有长久性土壤种子库；是强入侵性物种，具有高繁殖系数、耐贫瘠和解磷解氮作用；传播途径多，生命力强，适应性广，易成为群落中的优势种，甚至发展为单一优势群落。根状茎发达，可依靠强大的根状茎快速扩展蔓延。适应能力极强，干旱、瘠薄的荒坡隙地，甚至石缝和楼顶上都能生长。紫茎泽兰还可以制造成沼气、碳棒，或粉碎后作为燃料，饲料资源：紫茎泽兰经过复合菌种处理，好氧发酵后，能显著降解其有毒物质，作为饲料原料配成饲料喂猪。
本发明实施例所选用的深色有隔内生真菌能与宿主植物紫茎泽兰相互形成共生体，对宿主植物具有促生抗逆作用。深色有隔内生真菌的抗逆性包括提高植物对干旱以及重金属污染等逆境胁迫的抗性、诱导植物产生系统抗性，抵御病原菌等。
本发明实施例所选用的从枝菌根真菌同样能提高植物对干旱以及重金属污染等逆境胁迫的抗性、诱导植物产生系统抗性，抵御病原菌等。
实施例1；污染区域土壤修复试验
试验地点为湖南省东江湖区历史遗留铅锌渣场。具体试验方法为：在污染区域选取一片区域，对污染区域需要进行修复的含有重金属锌铅铜的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，检测出该区域的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量为240mg/kg、1400mg/kg和52mg/kg；
进一步地，将该区域的土壤进行耕作翻松，整平，然后挖出灌溉沟渠，间隔80cm挖设一条灌溉沟渠，所述灌溉沟渠的宽深为10cm*10cm；在处理后的地面相隔40cm的距离挖出5cm深的种植坑，然后在所述种植坑里施上氮磷钾等底肥，接着在所述种植坑里播种3-5粒紫茎泽兰种子，之后将土壤覆盖掉种子，浇水，使种植坑内及周边土壤完全湿润，待种子发芽后，视气候情况通过灌溉沟渠对紫茎泽兰进行灌溉；
进一步地在紫茎泽兰长出幼苗后设置两片对比区域：一片区域里的紫茎泽兰不接种真菌，另一片区域里的紫茎泽兰接种深色有隔内生真菌和从枝菌根真菌；在紫茎泽兰植株平均高度达到10cm时对土壤进行一次测定，之后再隔一个月时间进行一次测定，在仅种植紫茎泽兰的区域，两次测定的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量为238mg/kg、1394mg/kg、51mg/kg和235mg/kg、1385mg/kg、50mg/kg，在种植紫茎泽兰并接种深色有隔内生真菌和从枝菌根真菌的区域，两次测定的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量为236mg/kg、1388mg/kg、50mg/kg和230mg/kg、1370mg/kg、48mg/kg；
进一步地，在紫茎泽兰生长90天左右，在紫茎泽兰的生长季结束后种子未成熟时将紫茎泽兰的根茎叶全部收集，晾晒干后，将紫茎泽兰的根茎叶送往工厂，作为工业原料进行相应处置；
进一步地，在紫茎泽兰去除后，对两片对比区域的土壤进行测定，测出仅种植紫茎泽兰的区域的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量为230mg/kg、1380mg/kg和49mg/kg，测出种植紫茎泽兰并接种深色有隔内生真菌和从枝菌根真菌的区域的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量为220mg/kg、1360mg/kg和46mg/kg。
实施例2：污染区域土壤修复试验
试验地点为湖南省郴州东坡铅锌尾矿砂场。具体试验方法为：在污染区域选取一片区域，对污染区域需要进行修复的含有重金属锌铅铜的土壤实施多点分层取样，用原子吸收光谱法检测重金属的分布层次及含量，检测出该区域的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量为257mg/kg、1502mg/kg和56mg/kg；
进一步地，将该区域的土壤进行耕作翻松，整平，然后挖出灌溉沟渠，间隔80cm挖设一条灌溉沟渠，所述灌溉沟渠的宽深为10cm*10cm；在处理后的地面相隔40cm的距离挖出5cm深的种植坑，然后在所述种植坑里施上氮磷钾等底肥；
进一步地将选中区域分为五个片区，接着在其中四个片区的所述种植坑里播种3-5粒紫茎泽兰种子，在剩下的一个片区里播种污染区域当地优势植物紫花苜蓿，之后将土壤覆盖掉种子，浇水，使种植坑内及周边土壤完全湿润，待种子发芽后，视气候情况通过灌溉沟渠对紫茎泽兰进行灌溉；
进一步地在种植紫茎泽兰的四个片区进行不同情况的真菌接种：一个片区里的紫茎泽兰不接种真菌，一个片区里的紫茎泽兰接种深色有隔内生真菌，一个片区里的紫茎泽兰接种从枝菌根真菌，一个片区里的紫茎泽兰接种深色有隔内生真菌和从枝菌根真菌；在紫茎泽兰植株平均高度达到10cm时对五个片区的土壤进行一次测定，之后再隔一个月时间进行第二次测定，测得的不同片区的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量数据如下表：
进一步地，在紫茎泽兰生长90天左右，在紫茎泽兰的生长季结束后种子未成熟时将紫茎泽兰的根茎叶全部收集，晾晒干后，将紫茎泽兰的根茎叶送往工厂，作为工业原料进行相应处置；
进一步地，在紫茎泽兰去除后，对五个片区的土壤进行测定，测得的不同片区的表层15cm深的土壤重金属锌、铅和铜的平均含量数据如下表：
分析上述五组植物对污染区域污染的修复数据，紫茎泽兰对锌、铅和铜的富集特征来看，紫茎泽兰为锌、铅和铜有较强富集能力的植物，紫花苜蓿和紫茎泽兰同为污染区域优势生长植物，但紫茎泽兰对重金属锌、铅和铜的富集能力远大于紫花苜蓿，因此，紫茎泽兰对污染区域重金属锌、铅和铜污染土壤具有较强的修复能力；从上述数据看，深色有隔内生真菌有效地提高了紫茎泽兰对锌的富集能力，从枝菌根真菌有效地提高了紫茎泽兰对铅和铜的富集能力。
综上所述，在污染区域重金属污染的土壤中种植紫茎泽兰并接种深色有隔内生真菌和从枝菌根真菌，能够大幅度地提高重金属污染土壤的修复效率，而且操作简单、成本低、严格把控了紫茎泽兰的种植过程，防止了紫茎泽兰对污染区域周边区域的生物危害。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。