CN103752595A - 一种利用钾肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

一种利用钾肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，涉及一种修复污染土壤的方法，该方法是在待修复的镉污染土壤中施入钾肥，然后种植叶用红菾菜，叶用红菾菜可以采用经消毒后的种子直接播种的方式，也可采用先育苗后移栽的方式种植。如采用先育苗后移栽的种植方式，需要待植物长出4-6片真叶时进行移栽。待叶用红菾菜生长至一定时期时收获，将植物整体从土壤中移除，进而达到修复镉污染土壤的目的。本发明通过施用钾肥，可以提高修复植物的生物量，促进植物对镉的吸收，提高叶用红菾菜对镉的富集量，从而强化叶用红菾菜对镉污染土壤的修复效果。本发明具有操作性强、成本低、不引起二次污染的优点，在治理污染土壤的同时兼具美化环境的效果。

Description

一种利用钾肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法

技术领域

    本发明涉及一种修复污染土壤的方法，特别是涉及一种利用钾肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法。

背景技术

由于工业发展、矿业开发、污水灌溉和污泥施用等人类活动所导致的土壤重金属污染及其生态安全问题日趋严重。在我国重金属已引起大面积土壤污染，土壤重金属污染不但导致粮食减产，且通过植物吸收进入食物链进而危害人类生命和健康，同时污染土壤中的重金属作为潜在的二次污染源，很可能会通过径流、淋滤而污染地表水和地下水。由于重金属在土壤生态***中具有长期性、隐蔽性及不可逆性的特点，重金属污染土壤的修复与治理已成为迫切要解决的问题。

重金属污染土壤的修复技术不外乎物理、化学和生物等方法，这些方法可分为两大类型：一类是客土、填埋、覆盖新土。深耕翻土用于轻度污染的土壤，而客土和换土则是用于重污染区的常见方法。该工程措施是比较经典的土壤重金属污染治理措施，它具有彻底、稳定的优点，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降，并且还要对换出的污土进行堆放或处理，因此不是一种理想的污染土壤修复方法。还有一类是淋洗和植物修复等办法，这些办法可从根本上解决重金属的去除问题，其中淋洗是用化学溶剂对受污染土壤进行清洗，把重金属洗去，但这种办法除了耗资巨大和工程量大之外，还存在二次污染问题，此外经淋洗后的土壤往往变成了砂砾，失去了土壤本身的功能，大大降低了利用价值。因此，目前国际上研究的热点集中在具有安全、廉价、绿色等特点的植物修复技术研究。植物修复技术具有如下优点：①治理效果的永久性和治理过程的原位性；②治理成本的低廉性；③环境美学的兼容性；④后期处理的简易性。但是用于植物修复的超积累或耐性植物通常生长缓慢，植株矮小，地上部分生物量小，限制了植物修复技术的大规模应用。施肥是农业生产中的常规措施，营养元素也是土壤-植物***中不可缺少的因素之一，因此，从营养元素角度出发，通过施入适宜的营养元素形态或适合的施用方法来直接或间接影响重金属在土壤-植物***中运输和在食物链中传递，促进植物的生长和吸收，增加重金属的生物有效性，从而提高植物修复的综合效率，这对于土壤质量改良和重金属污染土壤的修复、治理具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用钾肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，该方法通过施入钾肥，不仅促进叶用红菾菜生长，而且提高植物对镉的吸收和累积，进而提高植物对镉的修复效率，在修复镉污染土壤的同时兼具美化环境的作用，具有良好的环境效益。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种利用钾肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，所述方法包括以下过程：

在待修复的镉污染土壤中施入钾肥，其施用形式为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的一种，钾肥施用量为0.05 g/kg K₂O，以液体形式或固体形式将钾肥均匀施入土壤中，然后种植叶用红菾菜，叶用红菾菜采用经消毒后的种子直接播种的方式，或采用先育苗后移栽的方式种植；如采用先育苗后移栽的种植方式，需要待植物长出4-6片真叶时进行移栽；待植物生长至一定时期后收获植物，将植物从土壤中整体移除实现镉污染土壤修复；叶用红菾菜采用室外栽培，定期浇水，维持土壤含水量在田间持水量的60-70%，待植物生长至一定时期，将植物从土壤中整体移除，再反复多次种植该植物，直至土壤中的镉浓度达到土壤环境的安全标准。

本发明的优点与效果是：

本发明通过施入钾肥，施用形式为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的一种，不仅促进叶用红菾菜生长，而且提高植物对镉的吸收和累积，进而提高植物对镉的修复效率。与传统的污染土壤治理方法相比，具有操作性强、成本低、不引起二次污染的优点，具有良好的经济和社会效益。所采用修复植物叶用红菾菜（Beta vulgaris var.cicla L.），对镉的耐性和富集能力强，具有良好的观赏价值，在修复镉污染土壤的同时兼具美化环境的作用，具有良好的环境效益。

附图说明

图1为本发明不同钾肥处理下，叶用红菾菜地上部、根部及总干重（mg pot^-1）示意图；

图2不同钾肥处理下，叶用红菾菜地上部及根部Cd浓度（mg kg^-1）示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示实施例，对本发明作进一步详述。

在待修复的镉污染土壤中施入钾肥，施用形式为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的一种，施加量为0.05 g/kg K₂O，钾肥以液体形式或固体形式均匀施入土壤中，接着种植叶用红菾菜，叶用红菾菜可以采用经消毒后的种子直接播种的方式，也可采用先育苗后移栽的方式种植。如采用先育苗后移栽的种植方式，需要待植物长出4-6片真叶时进行移栽。

所种植的叶用红菾菜采用室外栽培，定期浇水，使其土壤含水量维持田间持水量的60-70%。待叶用红菾菜生长至一定时期，将植物从土壤中整体移除，再多次反复种植该植物，直至土壤中的镉达到土壤环境安全标准。

实施例1：

供试土壤为中国科学院沈阳生态站内无污染区的表层（0-20cm）土壤，草甸棕壤，基本理化性质为：pH值6.5，总Cd含量0.12 mg kg^–1，有机质15.5 g kg^–1，土壤机械组成砂粒21.4%、粉粒46.5%、粘粒32.1%。采用上述土壤自制镉的人工污染土壤，土壤自然风干后，过2mm筛，以CdCl₂×2.5H₂O形式拌入污染物，使得土壤中Cd浓度为20 mg kg^–1。平衡2周后，混合均匀装入塑料花盆中，每盆装入土1.0 kg。

钾肥调控：每盆播种8粒叶用红菾菜种子，种子发芽10天后，每盆保苗4株，钾肥采用3种形式：氯化钾、硫酸钾、硝酸钾，分别记作：K1、K2和K3处理，钾肥用量为0.05 g/kg K₂O；同时设置不施钾肥的对照处理CK20。

植物每日用去离子水浇灌并维持60-70%田间持水量，2个月后收获植物。植物样品用去离子水冲洗干净后分为地上部和根部两部分，植物样品在烘箱中70℃烘至恒重后称量干重并记录。烘干的植物研磨后储存待用。植物样品采用HNO₃-HClO₄法消煮后用原子吸收分光光度计测定镉含量。

试验结果如下：

①    不同钾肥对叶用红菾菜生物量的影响

图1是钾肥对叶用红菾菜根部、地上部及总干重的影响。由图1可知，与对照处理CK20相比较，不同钾肥处理均不同程度的促进了叶用红菾菜根部和地上部的生长、提高了叶用红菾菜总生物量。K2、K3处理显著（p<0.05）提高了叶用红菾菜根部生物量，K1处理显著（p<0.05）提高了叶用红菾菜地上部生物量；就总生物量而言，K1处理对叶用红菾菜总干重的促进作用达到显著水平（p<0.05）。

②不同钾肥对叶用红菾菜富集特性的影响

图2为钾肥处理下叶用红菾菜地上部和根部镉的浓度。由图2可知，不同钾肥处理促进了叶用红菾菜地上部和根部对镉的吸收，与对照CK20相比，各处理均显著（p<0.05）提高了叶用红菾菜地上部Cd浓度；而K1、K2这2种处理显著（p<0.05）提高了叶用红菾菜根部Cd浓度。

表1为钾肥处理下叶用红菾菜Cd的总富集量及TF值。由表1可知，钾肥处理均不同程度降低了叶用红菾菜TF值（K1处理除外）。氯化钾、硫酸钾、硝酸钾这3种不同形式的钾肥均提高了叶用红菾菜对镉的总富集量，其中氯化钾和硝酸钾这2种处理达到了显著水平（p<0.05）；这3种钾肥的叶用红菾菜总吸收量与对照处理相比，分别提高了63.27%、30.10%和36.73%。

表1 不同钾肥处理下，叶用红菾菜Cd的总富集量及TF、BC值

钾肥处理	Cd总富集量（mg pot-1）		TF		BC
						CK20	0.196±0.014c		1.75		7.19
K1	0.320±0.033a		1.85		9.89
						K2	0.255±0.014bc		1.73		8.56
K3	0.268±0.025ab		1.67		8.86

Claims (1)

1.一种利用钾肥强化叶用红菾菜修复镉污染土壤的方法，其特征在于，所述方法包括以下过程：

在待修复的镉污染土壤中施入钾肥，其施用形式为氯化钾、硫酸钾、硝酸钾中的一种，钾肥施用量为0.05 g/kg K₂O，以液体形式或固体形式将钾肥均匀施入土壤中，然后种植叶用红菾菜，叶用红菾菜采用经消毒后的种子直接播种的方式，或采用先育苗后移栽的方式种植；如采用先育苗后移栽的种植方式，需要待植物长出4-6片真叶时进行移栽；待植物生长至一定时期后收获植物，将植物从土壤中整体移除实现镉污染土壤修复；叶用红菾菜采用室外栽培，定期浇水，维持土壤含水量在田间持水量的60-70%，待植物生长至一定时期，将植物从土壤中整体移除，再反复多次种植该植物，直至土壤中的镉浓度达到土壤环境的安全标准。

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