一种氨基酸水溶肥料在强化重金属富集植物提取重度污染土壤镉的应用的制作方法

本发明涉及环境保护和生态修复技术领域，具体涉及一种强化富集植物提取重度污染土壤镉的方法。

背景技术：

随着工业化进程的不断加快，由于人为排放废物和废水，近几十年来土壤的重金属污染急剧增加。重金属污染土壤不仅是一个严重的全球环境问题，也已成为我国土壤质量下降的重要因素。前人研究表明，重金属污染具有隐蔽性、普遍性和不可降解等特点。重金属对几乎所有的生物都有毒害作用，对环境造成极大破坏，并且可以通过食物链影响动物甚至是人类的健康。因此，修复重金属污染土壤己经成为社会各界研究的热点。

常见的重金属修复方法包括物理修复、化学修复和生物修复。物理化学修复有电化学法、热解吸法、玻璃化技术、排土填埋法、淋洗法、稀释法等。生物修复包括植物修复、动物修复和微生物修复等。物理和化学修复技术可以快速修复受重金属污染的土壤，但价格昂贵并且会干扰土壤的功能和特性。而生物修复可以和其他技术结合使用，且有费用低、不易造成二次污染等优势。植物修复作为一种修复有毒重金属污染的绿色环保技术，应用最为广泛。

植物修复包括植物稳定、植物挥发、植物提取等作用。但是植物修复是研究热点主要集中在以去除重金属为目的的超级累植物萃取技术。但当植物中积累的重金属浓度过高会使植物组织产生不可逆转的伤害，导致植物生长能力下降，甚至会导致死亡。因此，若想提高植物修复能力，当务之急为提高植物生长能力和对重金属积累能力。于是提出了外源添加剂-植物联合修复的方法，利用外源添加剂强化植物对重金属的提取，如微生物菌剂和乙二胺四乙酸(edta)、乙二胺二琥珀酸(edds)、氨三乙酸(nta)等螯合剂。然而，随着人们研究的深入，目前常用的外源添加剂还存在成本偏高、螯合能力差、有效作用时间短、其本身存在二次污染等诸多问题，使推广应用受到限制，从而导致富集植物对污染土壤重金属的提取效率不高。

技术实现要素：

为了克服上述缺陷，本发明的目的是提供一种强化富集植物提取重度污染土壤镉的方法，通过在重度镉污染土壤上种植对镉具有强积累能力的龙葵，待植株长大后，对根部进行实施氨基酸水溶肥料，促使龙葵对土壤中重金属的吸收，待植株生长至40～60天时，将龙葵从污染土壤中移走。该方法既能促进植物生长，又可以提高植物对土壤中重金属的吸收。

氨基酸水溶肥料作为一种生物质能源循环利用的新型肥料，主要以屠宰场废弃猪毛、畜禽羽毛为原料，通过高温酸解，螯合其他微量元素制成。关于氨基酸水溶肥料在农业生产上的应用已有很多报道，大多集中在促进作物生长、增强作物光合效率，提高植株的抗病虫害能力、抵抗盐渍及干旱等环境胁迫的能力；还能有效提高作物的产量和品质。而将氨基酸水溶肥料应用于重度镉污染土壤的植物修复还未有报道。因氨基酸水溶肥料大大提高了植物生物量，可以显著促进富集植物对重度污染土壤中cd的高效提取；同时其成本低廉，实现了生物质能源的循环再利用；故将氨基酸水溶肥料应用于富集植物修复重金属污染土壤具有很好的应用前景。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种氨基酸水溶肥料在强化重金属富集植物提取重度污染土壤镉的应用，包括下列步骤：

1)采取镉重度污染地区0-20cm表土，并进行风干、磨碎、过筛(20目)；

2)在实验室条件下培育龙葵幼苗，待幼苗生长至三叶一心时，选择长势健壮一致的幼苗移栽入塑料花盆中；

3)待龙葵幼苗稳定10～15天后，灌施氨基酸水溶肥料(aa)；

4)待龙葵幼苗生长40～60天后收获植株，测量生物量及植株各部分cd的含量。

按照上述方案步骤1)，镉污染地区的土壤中cd的含量为8.21mg·kg^-1，ph为7.21。

按照上述方案步骤2)，培育龙葵幼苗的步骤为：对黑果龙葵种子消毒，洗净，漂除瘪谷，自然风干后备用；将灭菌的蛭石铺于托盘中，龙葵种子播种于蛭石表层，上覆薄层蛭石；盛装龙葵种子的蛭石托盘置于培养箱中，龙葵种子发芽后将托盘放入培养室。更具体地，培育龙葵幼苗的具体过程为：用0.5％naclo溶液将黑果龙葵种子消毒20min，蒸馏水冲洗干净，漂除瘪谷，自然风干后备用。然后将灭菌的蛭石铺于托盘中，厚度4-6cm，龙葵种子播种于其中。盛装龙葵种子的蛭石托盘置于培养箱中，龙葵种子发芽后将托盘放入培养室。培养室采用日光灯管模拟自然光照，昼夜循环为16h光照，8h黑暗，相对湿度控制在80％左右。

按照上述方案步骤3)，所用的氨基酸肥料是利用废弃猪毛酸解氨基酸螯合微量元素制成的，其氮、磷、钾(n、p2o5、k2o)营养含量分别为29.7g·kg^-1、6.7g·kg^-1和22.7g·kg^-1。氨基酸肥料浓度为稀释50倍，每株苗浇灌25ml稀释后氨基酸肥料。而稀释后氨基酸肥料，其氮、磷、钾(n、p2o5、k2o)营养含量分别为29.7/50g·kg^-1、6.7/50g·kg^-1和22.7/50g·kg^-1。

按照上述方案步骤4)，植株中镉含量的测定用浓酸湿法消解的方法：使用优级纯的硝酸和高氯酸按照体积87:13配成混酸，常温下冷消解过夜，然后置于电热消解仪上逐步升温至160-180℃，直至蒸干。

与现有的修复方法和技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明利用的氨基酸水溶肥料强化富集植物提取重度污染土壤镉的方法和技术大大提高了植物对重金属的吸收能力。

(2)本发明利用的氨基酸水溶肥料既能促进植物生长，又为污染土壤提供了氮、磷元素，具有土壤肥田的作用。

(3)本发明利用的氨基酸水溶肥料的原料低廉，不仅节约植物修复重金属污染土壤的成本，同时还处理了废弃物，使废弃物得到再利用，对促进农业可持续发展意义重大。

附图说明

图1为对照组(未施加氨基酸水溶肥料)和施加了氨基酸水溶肥料的试验组的龙葵地上部和根系cd含量示意图。

具体实施方式

下面结合具体实例对本发明做进一步的描述。

实施例1

1、供试土壤：土壤取自南京市某铅锌矿周围地区0-20cm表土，进行风干、磨碎、过筛(20目)后待用。污染土壤中cd的含量超过国家三级标准的8倍，为8.21mg·kg^-1，ph为7.21。

2、龙葵幼苗的准备：用0.5％naclo溶液将黑果龙葵种子消毒20min，蒸馏水冲洗干净，漂除瘪谷，自然风干后备用。然后将灭菌的蛭石铺于托盘中，厚度4-6cm，龙葵种子播种于其中。盛装龙葵种子的蛭石托盘置于培养箱中，龙葵种子发芽后将托盘放入培养室。培养室采用日光灯管模拟自然光照，昼夜循环为16h光照，8h黑暗，相对湿度控制在80％左右。待幼苗长到三叶一心时，选择长势健壮一致的幼苗移栽入塑料花盆(口径15cm)。

3、盆栽试验：每盆中装入1.0kg供试镉污染土，将龙葵根部清洗干净后移栽至花盆中，每盆移栽5株。移栽之后放入培养房，培养房采用日光灯管模拟自然光照，温度控制在20-25℃，每天光照10h，相对湿度控制在70-80％之间，浇水以保持土壤持水量为60％左右。待植株生长15天进行施肥，将氨基酸肥料稀释50倍后向植株根部浇灌。对照组以等量的水进行浇灌，每个处理设置4个重复。龙葵生长至40天收获，分别测其生物量和各部分镉含量。

4、重金属含量检测：植株中镉(cd)的测定采用浓酸湿法消解，使用优级纯硝酸和高氯酸按照体积87:13配成混酸，称取0.2000±0.0050g植株样品(称取前将植株分为地上部和地下部于80℃烘箱中连续干燥10h以上，至恒重)，加入3ml混酸，常温下冷消解过夜(大约10h)，然后用电热消解仪逐步升温至160-180℃，直至蒸干，再准确加入10ml2.5％的优级纯硝酸(w/v)。涡旋至沉淀溶解，并在60℃水浴30min，然后再涡旋一次，静置沉淀过夜或离心后，将上清液转移至10ml离心管中待用。使用电感耦合等离子体发射光谱仪(icp-oes)测定植株样品中镉的含量。

5、由表1所示，与对照组(未施加氨基酸水溶肥料)相比，施加了氨基酸水溶肥料的试验组龙葵地上部和根系生物量(干重)分别提高了307.4％和378.1％。

表1氨基酸水溶肥料对龙葵生物量的影响

实施例2氨基酸肥料对龙葵cd含量的影响

实验方法同实施例1，结果由表2和图1所示，与对照相比，施加了氨基酸水溶肥料的试验组的龙葵地上部和根系cd含量分别提高了397.1％和283.9％，极大的提高了龙葵对土壤中cd的吸收。并且，由表3可以得出氨基酸水溶肥料使得龙葵地上部和地下部cd的提取量都提高了近18倍，说明利用该肥料强化龙葵提取污染土壤镉的技术是可行的。

表2氨基酸水溶肥料对龙葵中cd含量的影响

表3氨基酸水溶肥料对龙葵提取污染土壤cd的影响

需要说明的是，上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。