CN105013808B - 一种利用桑树修复镉污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用桑树对镉污染土壤治理的高效修复方法，经整地施肥，选择耐镉污染能力强的桑树品种适时合理密植桑苗，对桑苗建园管理，添加螯合剂等方面完成对镉污染土壤的修复。本发明通过选用特定桑树品种，在镉污染的土壤中完成正常的生长周期，有效降低土壤中镉的含量，用桑叶饲养家蚕生产蚕茧，这样可以避免土壤的镉通过食物链而危害人体健康，同时在较短的时间内完成对镉污染土壤的修复，本发明方法是一项经济价值较高的植物修复技术，桑树较其他适用修复性植物，对镉污染具有更高的耐受性，更强的吸附能力，更快的修复时间以及相对安全高效的经济效益，在广大以镉为主的重金属污染区具有广阔的应用前景。

Description

一种利用桑树修复镉污染土壤的方法

技术领域

本发明属于土壤污染治理与修复技术领域，尤其是涉及一种利用桑树对镉污染土壤治理的高效修复方法。

背景技术

土壤重金属污染具有隐蔽性、不可逆性、长期性和后果严重性的特点，土壤***中重金属污染的治理目前是国际性的难题和研究热点，世界各国对土壤重金属污染修复技术进行广泛的研究，取得了一定的进展。具体有如下几种修复措施：（1）工程措施，主要包括客土、换土和深耕翻上等措施；（2）物理化学修复，主要包括电动修复、电热修复和土壤淋洗等；（3）化学修复，向土壤投入改良剂，通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，以降低重金属的生物有效性；（4）生物修复，利用生物技术治理污染土壤的一种新方法，利用生物削减、净化土壤中的重金属或降低重金属毒性，依生物与修复机理的不同生物修复分为植物修复技术和微生物修复技术。上述几种措施中采用工程、物理化学和化学方法修复重金属污染土壤，投资大，破坏土壤结构，使土壤生物活性和肥力下降，并易造成二次污染，难以大规模处理污染土壤，净化土壤重金属污染的能力有限。在植物修复技术中，一种方法是采用超富集植物修复重金属污染土壤，但绝大多数超富集植物生物量小、生长慢、修复速率较慢并且往往只能富集某种重金属，另一种方法是采用生物量大、生长快、耐受性强、有一定富集重金属能力的的植物修复已被重金属污染的土壤，如桑树、麻类植物、玉米等，发展生态循环产业。

桑树属桑科（Moraceae）桑属（Morus L.），属多年生阔叶型、落叶性乔木或灌木。桑树是深根性植物，其根系分布近地面部分是水平根、深土层是垂直根，水平根与垂直根构成一个立体交叉的吸水固土网络。桑树的适应性强，抗盐碱、耐瘠薄，对土壤酸碱度适应性广，在pH4.5-9.0的范围内都能生长，在我国各省均有分布。桑树对重金属的吸收途径为大气重金属沉降和土壤重金属迁移，其中污染大气的重金属在漂浮或沉降过程中附着在桑叶表面，进而被桑叶吸收，由于桑树根系发达利于吸收土壤营养，在一定程度上也利于吸收土壤中的重金属，吸收的重金属离子会有一定的量被运输并积累于叶片部位。在常见的重金属元素中桑树对镉元素具有一定的耐受性，低浓度镉土壤中的桑叶产量、可溶性糖和含氮化合物含量高于或接近无镉土壤，由于镉在桑树植株体内的迁移潜力大，且主要集中在桑树的根系，其次是主杆，而进入叶片的量很少，即使土壤中的含镉量高达桑树致死浓度145mg/kg时，桑叶中的含镉量也不会超过2.5mg/kg。桑叶是栽培桑树的目的产物，它营养丰富、用途广泛，是家蚕唯一的理想天然饲料，在受镉污染的土壤中种植桑树，利用桑树对镉的优势富集作用，逐步减少土壤中的镉含量，利用桑叶饲养家蚕生产蚕茧，可以避免土壤中的镉进入食物链而危害人体健康，在进行环境修复的同时，发展生态循环蚕桑产业，既有良好的生态效益，又有很高的社会经济价值。

目前，桑树用于土壤重金属污染治理和修复的研究较少，尤其是在治理受重金属镉污染的土壤修复上还存在许多技术瓶颈及技术障碍：（1）桑树品种虽多，但真正在实际中用于治理金属镉的桑树品种还不明确，申请人在研究结果与实践效果中发现一些桑树品种在金属镉污染的土壤中难以正常完成生长周期，同时根系不够发达的桑树品种直接影响土壤的修复效果，因此在治理镉污染的土壤时必须选用对镉具有明显耐受性的特定品种。（2）普通桑树的栽种主要用于获得桑叶，但在治理镉污染的土壤时需要考虑的主要问题在于桑树根系的发育对土壤中镉的修复效果，同时不影响桑叶的产量，因此如何合理密植是决定土壤修复效果和桑叶高产的具体技术问题。（3）申请人研究发现，栽植的桑树需要进行严格的管理，以保证桑树根系的生长，同时确保桑叶的产量，尤其是在大面积治理镉污染的土壤时至关重要。（4）申请人在研究实践过程中发现，在特定时期向土壤中添加指定螯合剂能够促进桑树对土壤中镉离子的吸收，能够明显缩短土壤的治理修复年限。

针对上述桑树在土壤重金属污染治理和修复过程中的技术难点和瓶颈，根据申请人的研究结果与实践效果，提出本发明内容及技术实施方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用桑树对镉污染土壤治理的高效修复方法，应用该方法治理镉污染的土壤，结果表明每平方米耕作层土壤上桑树对镉的迁移总量为2056.4mg，修复年限为1.26年。桑树富集的镉离子主要集中在根系，枝叶中含量极少，在镉污染土壤环境种桑养蚕与无污染地种桑养蚕相比，无论蚕的生长发育、产茧量及茧层率等指标均无明显差异，且蚕丝蚕蛹的重金属含量均低于国家相关标准限量。利用桑树对重金属镉污染土壤进行治理是近两年兴起的一项植物修复技术，经研究证明，桑树较其他适用修复性植物，对重金属镉污染具有更高的耐受性，更强的吸附能力，更快的修复时间以及相对安全高效的经济效益，具有广泛的推广应用前景。

为实现上述目标，本发明采用的以下技术措施。

一种利用桑树对镉污染土壤治理的高效修复方法，其步骤是：

A．整地施肥。在冬季选晴天对镉污染的土壤进行翻耕、旋耕，按栽植行距1-1.5米左右，沟宽50cm，沟深50cm挖好栽植沟，挖松穴底的土层，土壁保持粗糙状态。田块四周挖好排水沟，排水沟深度40cm以上，确保土壤内无积水。然后在土壤上施基肥或有机肥，其中基肥为每亩1500-2000kg，有机肥每亩300-400kg，再覆盖表层土以备栽种。

所述基肥为堆肥、厩肥、枯饼肥中至少一种，其中堆肥是利用各种植物残体（作物秸杆、杂草、树叶、泥炭、垃圾）为主要原料，混合人畜粪尿经堆制腐解而成的肥料；厩肥是家畜粪尿和垫圈材料、饲料残茬混合堆积并经微生物作用而成的肥料，家畜粪尿为牛、猪、马、羊的粪尿，垫圈材料有秸秆、杂草、落叶、泥炭和干土；枯饼肥是油料作物的种子榨油后成饼形的渣滓。

所述有机肥是指有机质含量≥50%，氮、磷、钾元素的含量≥6%的肥料。

选择耐镉污染能力强的桑树品种，适时栽植桑苗，合理密植。选用湘桑7920、粤桑11号、农桑14号、强桑1号、湘桑6号等根系发达、生物产量高、耐镉污染能力强的品种桑苗，在冬季栽种桑苗，栽桑时按挖好的植栽沟栽植。栽植时要求按照“苗正、根伸、踩紧”的栽植要领，先在栽植沟的底肥上放一层细土，然后将桑苗端正放沟中间，理伸根系，再填细土，当细土埋没苗根时，将苗干稍许向上提取摇动几下，使细土充分填满根系空隙，再边填土边踩紧，使土壤紧密与根结合，壅土深度以桑苗根颈部埋入土中10厘米为宜。嫁接桑苗和实生桑苗分别根据镉污染程度进行合理密植，其中嫁接苗在镉污染土壤上栽植桑树的密度：轻度污染土壤为1000-1500株/亩、中度和重度污染的土壤分别为1500-2500株/亩与2500-3500株/亩，即行距1-1.5米、株距0.22-0.5米，优选的嫁接苗栽植密度为：轻度、中度、重度污染土壤分别是1000、2000、3000株/亩；实生苗在镉污染土壤上栽植的密度：轻度污染土壤为2500-3500株/亩、中度和重度污染的分别为3500-4500株/亩与4500-5500株/亩，即行距0.5-1.5米、株距0.22-0.5米进行栽种，优选的实生苗栽植密度为：轻度、中度、重度污染土壤分别是3000、4000、5000株/亩。栽植时剪去破损根系，苗杆留40-60cm后剪去。

所述的桑树品种遗传资源来源说明。

湘桑7920，湖南省蚕桑研究所选育而成，亲本为中桑5801×澧桑24号，湖南省农作物品种审定委员会1988年审定，全国农作物品种审定委员会1996年审定（品种登记号：GSll015～1995）。

粤桑11号，广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所从69×粤诱162的杂交组合而成的三倍体桑树品种（粤审桑2006003）。

农桑14号，浙江省农业科学院蚕桑研究所从北区一号×实生桑一号的杂交组合中单株选择培育而成的二倍体，中熟丰产品种。

强桑1号，浙江省农业科学院蚕桑研究所选育成的，亲本品种为大种桑×桐乡青，2009年通过第六次浙江省非主要农作物品种审定会议审定（品种审定编号：浙（非）审桑2009001）。

湘桑6号，湖南省蚕桑科学研究所以鲁桑系二倍体湘7920为母本、诱59为父本杂交选育而成的三倍体桑品种，2007年通过湖南省农作物品种审定委员会审定。

所述嫁接苗为某一品种的枝或芽接到另一植株的枝干或根上，接口愈合后长成的苗木，能保持母树的优良性状，适应性强。

所述实生苗是由种子繁殖得到的桑苗，方法简单，育苗时间短，单位面积上出苗较多，苗木根系发达，生长健壮，适应性强。

所述的轻度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量达到0.3-1.0mg/kg。

所述的中度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量达到1.1-3.0mg/kg。

所述的重度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量超过3.0mg/kg 。

C．对桑苗建园管理分为以下环节。

（1）定干和树型养成。发芽前（即3月上旬）离地面20-25cm高时剪去苗干，当新芽长到10-15cm高时，选留上部生长健壮、着生位置匀称的新芽2-3个，其余芽疏去，当年养成2-3根壮枝；第2年桑树发芽前，在离地面60cm处剪去，养成第一支干，各支干离地面的高度应在同一水平上，以保持树形整齐；发芽后，每根支干选留2-3个壮芽，每株养成5-6根壮条，秋季采枝条中、下部叶养蚕；第3年春季养蚕后，在离地面60cm处(只养成一个枝干)夏伐，发芽后每支干选留2-3个芽生长，每株养成6-10根枝条，以后每年春蚕后在同一部位剪伐，即养成低干拳式树型。

（2）桑园全年施用四次肥料，施肥季别、时间、种类、数量及方法见下表。

季别	时间	种类	数量	方法
					春肥	上旬/4	尿素	15-20kg	沟施
夏肥	上旬/6	尿素	15-20kg	沟施
					秋肥	下旬/8	尿素	10-15kg	沟施
冬肥	1月	有机肥	5000kg以上	沟施

（3）综合管理，培育桑树。a）灌溉与排水，7-8月，连续10天未下雨需灌溉1次，雨水多时桑园不能渍水，确保四沟相通，能排能灌；b）中耕与除草，桑树落叶后土壤封冻前进行一次冬耕，桑园除草应着重春除发芽草、夏除黄莓草、秋除开花草，除草选用人工、机械或化学除草剂除草；c）整枝与剪梢，均在冬季进行，整枝是修除桑树上的乱拳、枯桩、病虫害枝和细弱下垂枝，剪枝是在桑树落叶后剪去枝干长度的1/2；d）疏芽与摘芯，栽植当年春季发芽后每根树苗保留2-3根壮芽生长，桑树夏伐后，新梢生长到15-20cm时，每根桑树保留6-10根壮芽，其余疏去，摘芯是在春蚕期摘去枝条上新梢顶端嫩芯，在用叶前12-15天的晴天进行；e）病虫害防治，桑园夏伐后喷一次药，7-8月根据病虫害发生情况，酌情喷药，秋季养蚕结束后喷一次药。

D．添加螯合剂，促进镉离子吸收。在桑树生长旺季用叶前15天，春季4月中下旬，秋季8月中旬至9月上旬，添加成分为二乙基三胺五乙酸（DTPA）：1~10mg/kg、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸（EGTA）：1~10mg/kg、柠檬酸：5~100mg/kg的螯合剂，以促进镉离子被桑树吸收，其中螯合剂的优选配比为：二乙基三胺五乙酸（DTPA）：1mg/kg、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸（EGTA）：1mg/kg、柠檬酸：50mg/kg。

本发明技术优点与效果。

（A）本发明确定的湘桑7920、粤桑11号、农桑14号、强桑1号、湘桑6号等六个特定桑树品种，在镉污染的土壤中能够完成正常的生长周期，有效降低土壤中镉的含量。用桑叶饲养家蚕生产蚕茧，这样可以避免土壤的镉通过食物链而危害人体健康，同时在较短的时间内完成对镉污染土壤的修复。

（B）本发明通过对镉污染程度不同的土壤合理密植桑树，并根据桑苗的种类及土壤污染的程度的不同调整种植密度以确保桑苗在生长过程中有效吸收土壤中的镉元素，同时保证桑叶产量。

（C）本发明通过对桑苗建园管理，根据标准化的方法管理桑苗的生长周期，使桑苗吸收土壤中的镉元素，进一步加快土壤的修复时间。

（D）本发明通过添加螯合剂，促进桑树吸收土壤中的镉。

（E）本发明中桑树富集的镉离子主要集中在根系，枝叶中含量极少，在镉污染地栽桑养蚕与无污染地栽桑养蚕而言，蚕的生长发育、生物学性状、经济性状等指标无明显的差异，且蚕丝蚕蛹的镉含量均在国家相关标准限量之内，蚕粪中镉含量也在国家标准限量内。同时，因茧丝产品不进入食物链，可以规避因重金属离子转移带来的二次危害。利用桑树对镉污染土壤进行治理是一项经济价值较高的植物修复技术，比较研究显示，桑树较其他适用修复性植物，对镉污染具有更高的耐受性，更强的吸附能力，更快的修复时间以及相对安全高效的经济效益。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明做进一步详细描述，但并非是对本发明的限制，凡依照本发明公开内容所做的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围内。

一种利用桑树对镉污染土壤治理的高效修复方法，其步骤是：

A．整地施肥。在冬季选晴天对镉污染的土壤进行翻耕、旋耕，按栽植行距1-1.5米左右，沟宽50cm，沟深50cm挖好栽植沟，挖松穴底的土层，土壁保持粗糙状态。田块四周挖好排水沟，排水沟深度40cm以上，确保土壤内无积水。然后在土壤上施基肥或有机肥，其中基肥为每亩1500-2000kg，有机肥每亩300-400kg，再覆盖表层土以备栽种。

所述基肥为堆肥、厩肥、枯饼肥中至少一种，其中堆肥是利用各种植物残体（作物秸杆、杂草、树叶、泥炭、垃圾）为主要原料，混合人畜粪尿经堆制腐解而成的肥料；厩肥是家畜粪尿和垫圈材料、饲料残茬混合堆积并经微生物作用而成的肥料，家畜粪尿为牛、猪、马、羊的粪尿，垫圈材料有秸秆、杂草、落叶、泥炭和干土；枯饼肥是油料作物的种子榨油后成饼形的渣滓。

所述有机肥是指有机质含量≥50%，氮、磷、钾元素的含量≥6%的肥料。

选择耐镉污染能力强的桑树品种，适时栽植桑苗，合理密植。选用湘桑7920、粤桑11号、农桑14号、强桑1号、湘桑6号等根系发达、生物产量高、耐镉污染能力强的品种桑苗，在冬季栽种桑苗，栽桑时按挖好的植栽沟栽植。栽植时要求按照“苗正、根伸、踩紧”的栽植要领，先在栽植沟的底肥上放一层细土，然后将桑苗端正放沟中间，理伸根系，再填细土，当细土埋没苗根时，将苗干稍许向上提取摇动几下，使细土充分填满根系空隙，再边填土边踩紧，使土壤紧密与根结合，壅土深度以桑苗根颈部埋入土中10厘米为宜。嫁接桑苗和实生桑苗分别根据镉污染程度进行合理密植，其中嫁接苗在镉污染土壤上栽植桑树的密度：轻度污染土壤为1000-1500株/亩、中度和重度污染的土壤分别为1500-2500株/亩与2500-3500株/亩，即行距1-1.5米、株距0.22-0.5米，优选的嫁接苗栽植密度为：轻度、中度、重度污染土壤分别是1000、2000、3000株/亩；实生苗在镉污染土壤上栽植的密度：轻度污染土壤为2500-3500株/亩、中度和重度污染的分别为3500-4500株/亩与4500-5500株/亩，即行距0.5-1.5米、株距0.22-0.5米进行栽种，优选的实生苗栽植密度为：轻度、中度、重度污染土壤分别是3000、4000、5000株/亩。栽植时剪去破损根系，苗杆留40-60cm后剪去。

所述的桑树品种遗传资源来源说明：

湘桑7920，湖南省蚕桑研究所选育而成，亲本为中桑5801×澧桑24号，湖南省农作物品种审定委员会1988年审定，全国农作物品种审定委员会1996年审定（品种登记号：GSll015～1995）。

粤桑11号，广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所从69×粤诱162的杂交组合而成的三倍体桑树品种（粤审桑2006003）。

农桑14号，浙江省农业科学院蚕桑研究所从北区一号×实生桑一号的杂交组合中单株选择培育而成的二倍体，中熟丰产品种。

强桑1号，浙江省农业科学院蚕桑研究所选育成的，亲本品种为大种桑×桐乡青，2009年通过第六次浙江省非主要农作物品种审定会议审定（品种审定编号：浙（非）审桑2009001）。

湘桑6号，湖南省蚕桑科学研究所以鲁桑系二倍体湘7920为母本、诱59为父本杂交选育而成的三倍体桑品种，2007年通过湖南省农作物品种审定委员会审定。

所述嫁接苗为某一品种的枝或芽接到另一植株的枝干或根上，接口愈合后长成的苗木，能保持母树的优良性状，适应性强。

所述实生苗是由种子繁殖得到的桑苗，方法简单，育苗时间短，单位面积上出苗较多，苗木根系发达，生长健壮，适应性强。

所述的轻度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量达到0.3-1.0mg/kg。

所述的中度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量达到1.1-3.0mg/kg。

所述的重度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量超过3.0mg/kg 。

C．对桑苗建园管理分为以下环节：

（1）定干和树型养成。发芽前（即3月上旬）离地面20-25cm高时剪去苗干，当新芽长到10-15cm高时，选留上部生长健壮、着生位置匀称的新芽2-3个，其余芽疏去，当年养成2-3根壮枝；第2年桑树发芽前，在离地面60cm处剪去，养成第一支干，各支干离地面的高度应在同一水平上，以保持树形整齐；发芽后，每根支干选留2-3个壮芽，每株养成5-6根壮条，秋季采枝条中、下部叶养蚕；第3年春季养蚕后，在离地面60cm处(只养成一个枝干)夏伐，发芽后每支干选留2-3个芽生长，每株养成6-10根枝条，以后每年春蚕后在同一部位剪伐，即养成低干拳式树型。

（2）桑园全年施用四次肥料，施肥季别、时间、种类、数量及方法见下表：

季别	时间	种类	数量	方法
					春肥	上旬/4	尿素	15-20kg	沟施
夏肥	上旬/6	尿素	15-20kg	沟施
					秋肥	下旬/8	尿素	10-15kg	沟施
冬肥	1月	有机肥	5000kg以上	沟施

（3）综合管理，培育桑树。a）灌溉与排水，7-8月，连续10天未下雨需灌溉1次，雨水多时桑园不能渍水，确保四沟相通，能排能灌；b）中耕与除草，桑树落叶后土壤封冻前进行一次冬耕，桑园除草应着重春除发芽草、夏除黄莓草、秋除开花草，除草选用人工、机械或化学除草剂除草；c）整枝与剪梢，均在冬季进行，整枝是修除桑树上的乱拳、枯桩、病虫害枝和细弱下垂枝，剪枝是在桑树落叶后剪去枝干长度的1/2；d）疏芽与摘芯，栽植当年春季发芽后每根树苗保留2-3根壮芽生长，桑树夏伐后，新梢生长到15-20cm时，每根桑树保留6-10根壮芽，其余疏去，摘芯是在春蚕期摘去枝条上新梢顶端嫩芯，在用叶前12-15天的晴天进行；e）病虫害防治，桑园夏伐后喷一次药，7-8月根据病虫害发生情况，酌情喷药，秋季养蚕结束后喷一次药。

D．添加螯合剂，促进镉离子吸收。在桑树生长旺季用叶前15天，春季4月中下旬，秋季8月中旬至9月上旬，添加成分为二乙基三胺五乙酸（DTPA）：1~10mg/kg、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸（EGTA）：1~10mg/kg、柠檬酸：5~100mg/kg的螯合剂，以促进镉离子被桑树吸收，其中螯合剂的优选配比为：二乙基三胺五乙酸（DTPA）：1mg/kg、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸（EGTA）：1mg/kg、柠檬酸：50mg/kg。

实施例1。

实验地点：岳阳市临湘市忠防镇平安居委会实验基地。

桑树品种：湘7920、粤桑11号、农桑14号。

修复操作方法：

1、整地选种及合理密植

1）2月15日前翻耕土地，旋耕2次；

2）2月20日前栽植桑树，按1米的行距挖栽植沟，沟宽深50cm ×50cm，并施足有机肥400kg，覆土10cm，留5-10cm沟深栽植桑树。栽植前标定取样点，定位5个点并用标杆做好标记，取样检测作为背景值，农桑14号、粤桑11号、湘7920三个品种每个品种各按1000株/亩、2000株/亩、3000株/ 亩三个密度进行栽植。

2 桑园管理与螯合剂添加

1）4-5月份，除草2-3次，5-8月份，每月施肥1次，每次施尿素10kg/亩，确保桑树不干旱、水淹、无病虫杂草。

2）在桑树生长旺季8月下旬，添加螯合剂EDTA：1、5、10mg/kg、DPTA：1、5、10mg/kg、柠檬酸：5、50、100mg/kg促进镉离子的吸收。

试验基地取样技术指标

1）背景值：田地翻耕后栽种桑树前定5个点，并立杆标记，取背景值样。

2）剖面取样：在试验基地空白对照和栽植桑树旁标定后各选一个点，挖80cm深的剖面，分层取样，监测土壤中重金属的自然沉降值。

3）监测：阶段取样在6月上旬和9月中旬：芽、5叶、10叶、基部老叶，年终取样：土、根、茎、枝、叶，重复3次。

4）测定：10月中旬在取样的同时计算根、茎、枝、叶的重量，测定重金属在桑树各部位的分布。

实验结果

1）土壤检测值：在岳阳临湘试验基地栽植桑树1年后的土壤中的Cd含量检测值如表1所示，Cd的含量下降了29.8%。

表1 两地土壤中Cd的含量

地区	修复前Cd（mg/kg）	修复后Cd（mg/kg）
			岳阳临湘	8.88±1.88	6.23±0.68
国家标准	0.30

2）Cd在不同桑树品种中的分布情况：栽植在岳阳临湘试验基地的3个品种一年生桑树不同部位Cd的检测值。从表中的数据可以得知Cd在各个桑树品种中的分布是：根＞主干＞枝＞叶。

表2 岳阳临湘种植各品种桑树各部位Cd含量

品种	根（mg/kg）	主干（mg/kg）	枝（mg/kg）	叶（mg/kg）
					湘7920	0.56±0.05	0.54±0.08	0.40±0.01	0.31±0.00
粤桑11号	0.52±005	0.46±0.10	0.37±0.06	0.30±0.05
					农桑14号	0.57±0.01	0.44±0.02	0.39±0.01	0.37±0.11

3）不同栽培模式下Cd在桑树中的吸累情况：从表3中可以得知3号种植密度中Cd的含量最小。

表3 不同栽培模式下Cd在桑树中的吸累情况

品种	1号种植密度（mg/kg）	2号种植密度（mg/kg）	3号种植密度（mg/kg）
				湘7920	0.38	0.46	0.39
粤桑11号	0.45	0.40	0.37
				农桑14号	0.39	0.39	0.36

4）不同种类桑树对土壤中镉的吸收总量：从表4可以看出，在岳阳临湘种植的桑树吸收镉的整体效果为湘7920>粤桑11号>农桑14号。

表4 各品种桑树富集Cd总量

地区	湘7920(mg/kg)	粤桑11号(mg/kg)	农桑14号(mg/kg)
				岳阳临湘	1.81	1.65	1.47

5）各品种桑树不同生长时期桑叶中Cd的含量：从表5中可以看出，桑叶中Cd的含量是：基部老叶＞10位叶＞5位叶＞芽。

表5 各品种桑树不同生长时期桑叶中Cd的含量

项目	芽(mg/kg)	5位叶(mg/kg)	10位叶(mg/kg)	基部老叶(mg/kg)
					湘7920	0.11	0.15	0.19	0.45
粤桑11号	0.14	0.16	0.20	0.48
					农桑14号	0.12	0.15	0.21	0.50

实施例2。

实验地点：邵阳市洞口县花园镇宝湾村实验基地。

桑树品种：湘7920、粤桑11号、农桑14号。

修复操作方法：

1、整地选种及合理密植

1）2月15日前翻耕土地，旋耕2次；

2）2月20日前栽植桑树，按1米的行距挖栽植沟，沟宽深50cm ×50cm，并施足有机肥400公斤，覆土10cm，留5-10cm沟深栽植桑树，栽植前标定取样点，定位5个点并用标杆做好标记，取样检测作为背景值，按农桑14号、粤桑11号、湘7920三个品种每个品种各按1000株/亩、2000株/亩、3000株/ 亩三个密度进行栽植。

2 、桑园管理与螯合剂添加

1）4-5月份，除草2-3次，5-8月份，每月施肥1次，每次施尿素10kg/亩，确保桑树不干旱、水淹、无病虫杂草。

2）在桑树生长旺季8月下旬，添加螯合剂EDTA：1、5、10mg/kg、DPTA：1、5、10mg/kg、柠檬酸：5、50、100mg/kg促进镉离子的吸收。

试验基地取样技术指标

1）背景值：田地翻耕后栽种桑树前定5个点，并立杆标记，取背景值样。

2）剖面取样：在试验基地空白对照和栽植桑树旁标定后各选一个点，挖80cm深的剖面，分层取样，监测土壤中重金属的自然沉降值。

3）监测：阶段取样在6月上旬和9月中旬：芽、5叶、10叶、基部老叶，年终取样：土、根、茎、枝、叶，重复3次。

4）测定：10月中旬在取样的同时计算根、茎、枝、叶的重量，测定重金属在桑树各部位的分布。

实验结果

1）土壤检测值：在邵阳洞口试验基地栽植桑树1年后的土壤中的Cd含量检测值如表1，Cd的含量下降了28.2%。

表1 两地土壤中Cd的含量

地区	修复前Cd（mg/kg）	修复后Cd（mg/kg）
			邵阳洞口	4.78±0.35	3.44±0.20
国家标准	0.30

2）Cd在不同桑树品种中的分布情况：栽植在邵阳洞口试验基地的3个品种一年生桑树不同部位Cd的检测值，从表中的数据可以得知，Cd在各个桑树品种中的分布是：根＞主干＞枝＞叶。

表2 岳阳临湘种植各品种桑树各部位Cd含量

品种	根（mg/kg）	主干（mg/kg）	枝（mg/kg）	叶（mg/kg）
					湘7920	0.36±0.10	0.29±0.02	0.23±0.02	0.22±0.04
粤桑11号	0.33±0.05	0.27±0.02	0.18±0.02	0.24±0.06
					农桑14号	0.30±0.05	0.26±0.03	0.21±0.04	0.18±0.04

3）不同栽培模式下Cd在桑树中的吸累情况：从表3中可以得知，3号种植密度中Cd的含量最小。

表3 不同栽培模式下Cd在桑树中的吸累情况

品种	1号种植密度（mg/kg）	2号种植密度（mg/kg）	3号种植密度（mg/kg）
				湘7920	0.38	0.46	0.39
粤桑11号	0.45	0.40	0.37
				农桑14号	0.39	0.39	0.36

4）不同种类桑树对土壤中镉的吸收总量：从表4可以看出，在邵阳洞口种植的桑树吸收镉的整体效果为湘7920>粤桑11号>农桑14号。

表4 各品种桑树富集Cd总量

地区	湘7920(mg/kg)	粤桑11号(mg/kg)	农桑14号(mg/kg)
				邵阳洞口	1.31	1.25	1.17

5）各品种桑树不同生长时期桑叶中Cd的含量：从表5中可以看出，桑叶中Cd的含量是：基部老叶＞10位叶＞5位叶＞芽。

表5 各品种桑树不同生长时期桑叶中Cd的含量

项目	芽(mg/kg)	5位叶(mg/kg)	10位叶(mg/kg)	基部老叶(mg/kg)
					湘7920	0.11	0.15	0.19	0.45
粤桑11号	0.14	0.16	0.20	0.48
					农桑14号	0.12	0.15	0.21	0.50

通过上述两个实施例可以看出，采用本发明所提供的一种利用桑树对镉污染土壤治理的高效修复方法对岳阳临湘、邵阳洞口两地的实验基地进行修复达到了较好的修复效果。对比检测了采用本发明方法1年后两地土壤中镉的含量分别下降29.8%和28.2%，桑树中不同部位Cd的检测分布情况为根＞主干＞枝＞叶，种植密度为3000株/ 亩时镉在桑树中的含量最小，所选用的桑树品种中湘7920的桑树品种吸收镉的量最大，所使用桑品种的桑树不同生长时期桑叶中Cd的含量为基部老叶＞10位叶＞5位叶＞芽。

本发明的一种利用桑树对镉污染土壤治理的高效修复方法，选用湘桑7920、粤桑11号、农桑14号三个桑品种在岳阳、邵阳两地实地进行修复1年发现土壤中镉的含量减少约30%，土壤中的镉主要集中在桑树的根，通过合理密植及综合管理充分发挥桑树对镉的优势富集作用，逐步减少土壤中的镉含量，同时桑叶中镉的含量极少。用桑叶喂蚕，蚕的生长发育、生物学性状、经济性状等指标无明显的异常，且蚕丝蚕蛹的镉含量均在国家相关标准限量之内，蚕粪中镉含量也在国家标准限量内。由于茧丝产品不进入食物链，因此可以规避因重金属离子转移带来的二次危害。利用桑树对镉污染土壤进行治理是一项经济价值较高的植物修复技术，桑树较其他适用修复性植物，对镉污染具有更高的耐受性，更强的吸附能力，更快的修复时间以及相对安全高效的经济效益，在广大以镉为主的重金属污染区具有广阔的应用前景。

Claims (3)

1.一种利用桑树修复镉污染土壤的方法，其步骤是：

A．整地施肥；在冬季选晴天对镉污染的土壤进行翻耕、旋耕，按栽植行距1-1.5米，沟宽50cm，沟深50cm挖好栽植沟，挖松穴底的土层，土壁保持粗糙状态；田块四周挖好排水沟，排水沟深度40cm以上，确保土壤内无积水；然后在土壤上施有机肥，施用量为每亩300-400kg，再覆盖表层土以备栽种；

所述有机肥是指有机质含量≥50%，氮、磷、钾元素的含量≥6%的肥料；

B．选择耐镉污染能力强的桑树品种，适时栽植桑苗，合理密植；选用湘桑7920、粤桑11号、农桑14号、强桑1号、湘桑6号中一种或几种的品种桑苗，在冬季栽种桑苗，栽桑时按挖好的植栽沟栽植；栽植时要求按照“苗正、根伸、踩紧”的栽植要领，先在栽植沟的底肥上放一层细土，然后将桑苗端正放沟中间，理伸根系，再填细土，当细土埋没苗根时，将苗干稍许向上提取摇动几下，使细土充分填满根系空隙，再边填土边踩紧，使土壤紧密与根结合，壅土深度以桑苗根颈部埋入土中10厘米；嫁接桑苗和实生桑苗分别根据镉污染程度进行合理密植，其中嫁接苗在镉污染土壤上栽植桑树的密度：轻度污染土壤为1000-1500株/亩、中度和重度污染的土壤分别为1500-2500株/亩与2500-3500株/亩，即行距1-1.5米、株距0.22-0.5米；实生苗在镉污染土壤上栽植的密度：轻度污染土壤为2500-3500株/亩、中度和重度污染的分别为3500-4500株/亩与4500-5500株/亩，即行距0.5-1.5米、株距0.22-0.5米进行栽种，栽植时剪去破损根系，苗杆留40-60cm后剪去；

所述的桑树品种遗传资源来源说明：

湘桑7920，湖南省蚕桑研究所选育而成，亲本为中桑5801×澧桑24号，湖南省农作物品种审定委员会1988年审定，全国农作物品种审定委员会1996年审定（品种登记号：GSll015～1995）；

粤桑11号，广东省农业科学院蚕业与农产品加工研究所从69×粤诱162的杂交组合而成的三倍体桑树品种（粤审桑2006003）；

农桑14号，浙江省农业科学院蚕桑研究所从北区一号×实生桑一号的杂交组合中单株选择培育而成的二倍体，中熟丰产品种；

强桑1号，浙江省农业科学院蚕桑研究所选育成的，亲本品种为大种桑×桐乡青，2009年通过第六次浙江省非主要农作物品种审定会议审定（品种审定编号：浙（非）审桑2009001）；

湘桑6号，湖南省蚕桑科学研究所以鲁桑系二倍体湘7920为母本、诱59为父本杂交选育而成的三倍体桑品种，2007年通过湖南省农作物品种审定委员会审定；

所述嫁接苗为某一品种的枝或芽接到另一植株的枝干或根上，接口愈合后长成的苗木，能保持母树的优良性状，适应性强；

所述实生苗是由种子繁殖得到的桑苗，方法简单，育苗时间短，单位面积上出苗较多，苗木根系发达，生长健壮，适应性强；

所述的轻度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量达到0.3-1.0mg/kg；

所述的中度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量达到1.1-3.0mg/kg；

所述的重度污染土壤，是指土壤中的镉含量超过国家标准规定的农用允许限值，镉的含量超过3.0mg/kg；

C．对桑苗建园管理分为以下环节：

（1）定干和树型养成；发芽前离地面20-25cm高时剪去苗干，当新芽长到10-15cm高时，选留上部生长健壮、着生位置匀称的新芽2-3个，其余芽疏去，当年养成2-3根壮枝；第2年桑树发芽前，在离地面60cm处剪去，养成第一支干，各支干离地面的高度应在同一水平上，以保持树形整齐；发芽后，每根支干选留2-3个壮芽，每株养成5-6根壮条，秋季采枝条中、下部叶养蚕；第3年春季养蚕后，在离地面60cm处夏伐，发芽后每支干选留2-3个芽生长，每株养成6-10根枝条，以后每年春蚕后在同一部位剪伐，即养成低干拳式树型；

（2）桑园全年施用四次肥料：春肥：4月上旬沟施尿素15-20kg/亩；夏肥：6月上旬沟施尿素15-20kg/亩；秋肥：8月下旬沟施尿素10-15kg/亩；冬肥：1月沟施有机肥5000kg/亩以上。

（3）综合管理，培育桑树；a）灌溉与排水，7-8月，连续10天未下雨需灌溉1次，雨水多时桑园不能渍水，确保四沟相通，能排能灌；b）中耕与除草，桑树落叶后土壤封冻前进行一次冬耕，桑园除草应着重春除发芽草、夏除黄莓草、秋除开花草，除草选用人工、机械或化学除草剂除草；c）整枝与剪梢，均在冬季进行，整枝是修除桑树上的乱拳、枯桩、病虫害枝和细弱下垂枝，剪梢是在桑树落叶后剪去枝干长度的1/2；d）疏芽与摘芯，栽植当年春季发芽后每根树苗保留2-3根壮芽生长，桑树夏伐后，新梢生长到15-20cm时，每根桑树保留6-10根壮芽，其余疏去，摘芯是在春蚕期摘去枝条上新梢顶端嫩芯，在用叶前12-15天的晴天进行；e）病虫害防治，桑园夏伐后喷一次药，7-8月根据病虫害发生情况，酌情喷药，秋季养蚕结束后喷一次药；

D．添加螯合剂，促进镉离子吸收；在桑树生长旺季用叶前15天，春季4月中下旬，秋季8月中旬至9月上旬，添加成分为二乙基三胺五乙酸（DTPA）：1~10mg/kg、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸（EGTA）：1~10mg/kg、柠檬酸：5~100mg/kg的螯合剂，以促进镉离子被桑树吸收。

2.如权利要求1所述的一种利用桑树修复镉污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤B中嫁接桑苗和实生桑苗的种植密度分别为：嫁接苗栽植密度为：轻度、中度、重度污染土壤分别是1000、2000、3000株/亩；实生苗栽植密度为：轻度、中度、重度污染土壤分别是3000、4000、5000株/亩。

3.如权利要求1所述的一种利用桑树修复镉污染土壤的方法，其特征在于，所述步骤D添加螯合剂，所述螯合剂的优选配比为：二乙基三胺五乙酸（DTPA）：1mg/kg、乙二醇双(2-氨基乙基醚)四乙酸（EGTA）：1mg/kg、柠檬酸：50mg/kg。