CN107185959A - 一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法 - Google Patents

一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法。本发明方法在镉污染土壤中种植修复植物，在修复周期内按照土壤持水量为田间持水量的60%～70%向所述镉污染土壤浇灌有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液1:1重量的混合物，修复周期结束后，将所述修复植物整体从所述镉污染土壤中移走。本发明方法是基于苋菜作为生物质原料的前提下，在用苋菜修复镉污染土壤时，通过有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液的活化诱导作用，提高重金属镉的生物有效性，促进了植株对镉的吸收富集，从而加速了重金属污染土壤植物修复速率，另外有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液促进苋菜地上部分和茎叶、根系干物质量的增加，最终达到恢复土地生产力，促进地区景观和谐、生态平衡与可持续发展的长远目标。

Description

一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法
技术领域
本发明涉及污染土壤的生物修复技术，特别涉及一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法。
背景技术
目前全国受重金属、化肥、农药污染的耕地约有1.5亿亩，占耕地总面积的1/10以上。2009年中国食品安全高层论坛报告上的数据显示，我国1/6的耕地受到重金属污染，污染土壤面积至少有2000万公顷。
土壤重金属污染带来了严重后果：一是影响耕地质量，造成直接经济损失。据估算，全国每年因重金属污染的粮食达1200万吨，造成的直接经济损失超过200亿元。二是影响食品安全，威胁人体健康。重金属在农作物中累积，并通过食物链进入人体，引发各种疾病，最终危害人体健康。三是影响农产品出口，降低国际竞争力。上世纪90年代以来，因农药残留和重金属含量超标，农产品出口被外方退货、索赔和终止合同的事件时有发生，部分传统大宗农产品也被迫退出国际市场。特别是我国加入世贸组织以后，发达国家对我国出口农产品要求提高，出口压力增大。由于土壤污染具有累积性、滞后性、不可逆性的特点，治理难度大、成本高、周期长，将长期影响经济社会的发展。土壤污染问题已经成为影响群众身体健康、损害群众利益、威胁农产品安全的重要因素。因此，重金属污染的修复研究不容忽视。
修复是一项非常艰巨而重要的任务。目前常用的土壤污染治理方法有淋滤法、客土法、吸附固定法等物理方法以及生物还原法、络合物浸提法等化学方法。物理方法见效缓慢，化学方法虽快但易带来二次污染
发明内容
本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种成本低、对环境扰动少、无副作用的镉污染土壤的植物修复方法。
为了实现上述目的，本发明所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：包括以下技术步骤：在镉污染土壤中种植修复植物，在修复周期内按照土壤持水量为田间持水量的60％～70％向所述镉污染土壤浇灌有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液1:1重量的混合物，修复周期结束后，将所述修复植物整体从所述镉污染土壤中移走；
所述修复植物为苋菜；所述有益菌菌剂为枯草芽孢杆菌、嗜热毛杆菌、胶质芽孢杆菌，所述固定化载体为20-30％豆粕、15-20％苦荞麦皮、40-45％玉米须、2-3％玉米秸秆、0.05-0.2％NH4NO3、0.03-0.05％MgSO4·7H2O；
所述秸秆腐殖化溶液为在小麦、玉米秸秆收获后，将秸秆粉碎成20cm长的秆段；按秸秆质量20％的量加入畜禽粪便，加水使得秸秆段和畜禽粪便完全湿透；每1000份秸秆加入秸秆重量份数的KH2PO46份、MnSO4·4H2O 0.8份、Na2-EDTA·2H2O 0.1、甘氨酸4份，拌匀，堆置成草垛，保持草垛湿度在45-55％沤肥。
所述在镉污染土壤中种植修复植物，在种植前对表层20cm土层进行挖掘翻土，每间隔40～50cm起垅留沟，同时施底肥；每垅种植苋菜两行，行间距10～20cm，株间距20～30cm；种植25～50天后，追施尿素、碳铵、硫铵、硝铵、高氮复合肥中任何一种氮肥一次，用量30～50kg/亩；适时灌溉，采用治理单元内拦蓄的雨水，土壤含水量宜长期保持在田间持水量的60～75％。
所述追施肥还包括有机物料有机物料：秸秆、泥炭、木屑、鸡粪、草粉；无机物料：石灰、钙镁磷肥、硅肥、固体硫化物；以及微生物制剂中任何一种或组合。
所述底肥采用由木质素和无机养分复合而成的木质素缓释肥，其有机质含量为500～900g/kg，总腐植酸为260～500g/kg，全氮为8～14g/kg，全磷为5～8g/kg，速效钾为280～330mg/kg，施加量为每株0.2～0.5kg。
所述底肥采用由木质素和无机养分复合而成的木质素缓释肥，其有机质含量为500～800g/kg，总腐植酸为260～450g/kg，全氮为10～12g/kg，全磷为5～6g/kg，速效钾为280～300mg/kg，施加量为每株0.2～0.3kg。
所述苋菜的品种为泰德。
所述枯草芽孢杆菌细胞壁上的肽聚糖，可以从水溶液中配合大量的金属离子，特别是大多数过渡金属，如富集第一副族金属可以大于1nmol/μg(相对于肽聚糖自重)。
所述苋菜在采收季节进行采收，将收割后的植物地上部分进行焚烧灰化处理。
本发明所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：本发明方法是基于苋菜作为生物质原料的前提下，在用苋菜修复镉污染土壤时，通过有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液的活化诱导作用，提高重金属镉的生物有效性，促进了植株对镉的吸收富集，从而加速了重金属污染土壤植物修复速率，另外有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液促进苋菜地上部分和茎叶、根系干物质量的增加，最终达到恢复土地生产力，促进地区景观和谐、生态平衡与可持续发展的长远目标。
具体实施方式
实施例1
本发明所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：包括以下技术步骤：在镉污染土壤中种植修复植物，在修复周期内按照土壤持水量为田间持水量的60％向所述镉污染土壤浇灌有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液1:1重量的混合物，修复周期结束后，将所述修复植物整体从所述镉污染土壤中移走；修复植物为苋菜；有益菌菌剂为枯草芽孢杆菌、嗜热毛杆菌、胶质芽孢杆菌，固定化载体为20％豆粕、15％苦荞麦皮、40％玉米须、2％玉米秸秆、0.05％NH4NO3、0.03％MgSO4·7H2O；秸秆腐殖化溶液为在小麦、玉米秸秆收获后，将秸秆粉碎成20cm长的秆段；按秸秆质量20％的量加入畜禽粪便，加水使得秸秆段和畜禽粪便完全湿透；每1000份秸秆加入秸秆重量份数的KH2PO46份、MnSO4·4H2O 0.8份、Na2-EDTA·2H2O 0.1、甘氨酸4份，拌匀，堆置成草垛，保持草垛湿度在45-55％沤肥；在镉污染土壤中种植修复植物，在种植前对表层20cm土层进行挖掘翻土，每间隔40cm起垅留沟，同时施底肥；每垅种植苋菜两行，行间距10cm，株间距20cm；种植25天后，追施尿素、碳铵、硫铵、硝铵、高氮复合肥中任何一种氮肥一次，用量30kg/亩；所述苋菜在采收季节进行采收，将收割后的植物地上部分进行焚烧灰化处理。
实施例2
本发明所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：包括以下技术步骤：在镉污染土壤中种植修复植物，在修复周期内按照土壤持水量为田间持水量的65％向所述镉污染土壤浇灌有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液1:1重量的混合物，修复周期结束后，将所述修复植物整体从所述镉污染土壤中移走；修复植物为苋菜；所述有益菌菌剂为枯草芽孢杆菌、嗜热毛杆菌、胶质芽孢杆菌，所述固定化载体为25％豆粕、20％苦荞麦皮、45％玉米须、3％玉米秸秆、0.2％NH4NO3、0.05％MgSO4·7H2O；秸秆腐殖化溶液为在小麦、玉米秸秆收获后，将秸秆粉碎成20cm长的秆段；按秸秆质量20％的量加入畜禽粪便，加水使得秸秆段和畜禽粪便完全湿透；每1000份秸秆加入秸秆重量份数的KH2PO46份、MnSO4·4H2O 0.8份、Na2-EDTA·2H2O 0.1、甘氨酸4份，拌匀，堆置成草垛，保持草垛湿度在45％沤肥。
实施例3
本发明所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：包括以下技术步骤：在镉污染土壤中种植修复植物，在修复周期内按照土壤持水量为田间持水量的70％向所述镉污染土壤浇灌有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液1:1重量的混合物，修复周期结束后，将所述修复植物整体从所述镉污染土壤中移走；修复植物为苋菜；所述有益菌菌剂为枯草芽孢杆菌、嗜热毛杆菌、胶质芽孢杆菌，所述固定化载体为22％豆粕、18％苦荞麦皮、45％玉米须、3％玉米秸秆、0.2％NH4NO3、0.05％MgSO4·7H2O；秸秆腐殖化溶液为在小麦、玉米秸秆收获后，将秸秆粉碎成20cm长的秆段；按秸秆质量20％的量加入畜禽粪便，加水使得秸秆段和畜禽粪便完全湿透；每1000份秸秆加入秸秆重量份数的KH2PO46份、MnSO4·4H2O 0.8份、Na2-EDTA·2H2O 0.1、甘氨酸4份，拌匀，堆置成草垛，保持草垛湿度在55％沤肥。
实施例4实验对比
苋菜生长到50天时收获，分地上和根系两部分进行收获。
测定项目为：土样分为根际土重金属含量和非根际土重金属含量、植物样分地上部分和地下部分，测定植株干重、重金属含量。
试验结果如下：
(1)有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液可促进干物质重量的增加，使得苋菜根系对50mg/kg的重金属镉有很好的耐性。
(2)有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液有利于苋菜根系的生长，使得苋菜根系对50mg/kg的重金属镉有很好的耐性。
本发明试验表明在镉污染的土壤中种植苋菜，有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液的诱导作用能够促进苋菜地上部分和根系干物质量的增加，活化了土壤中重金属镉，促进植株对镉的吸收富集，提高镉污染土壤的修复效率，加速污染土壤植物修复过程，最终达到恢复土地生产力，促进生态平衡与可持续发展的长远目标。

Claims (8)

1.一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：包括以下技术步骤：在镉污染土壤中种植修复植物，在修复周期内按照土壤持水量为田间持水量的60％～70％向所述镉污染土壤浇灌有益菌菌剂和秸秆腐殖化溶液1:1重量的混合物，修复周期结束后，将所述修复植物整体从所述镉污染土壤中移走；
所述修复植物为苋菜；所述有益菌菌剂为枯草芽孢杆菌、嗜热毛杆菌、胶质芽孢杆菌，所述固定化载体为20-30％豆粕、15-20％苦荞麦皮、40-45％玉米须、2-3％玉米秸秆、0.05-0.2％NH4NO3、0.03-0.05％MgSO4·7H2O；
所述秸秆腐殖化溶液为在小麦、玉米秸秆收获后，将秸秆粉碎成20cm长的秆段；按秸秆质量20％的量加入畜禽粪便，加水使得秸秆段和畜禽粪便完全湿透；每1000份秸秆加入秸秆重量份数的KH2PO46份、MnSO4·4H2O 0.8份、Na2-EDTA·2H2O0.1、甘氨酸4份，拌匀，堆置成草垛，保持草垛湿度在45-55％沤肥。
2.如权利要求1所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：所述在镉污染土壤中种植修复植物，在种植前对表层20cm土层进行挖掘翻土，每间隔40～50cm起垅留沟，同时施底肥；每垅种植苋菜两行，行间距10～20cm，株间距20～30cm；种植25～50天后，追施尿素、碳铵、硫铵、硝铵、高氮复合肥中任何一种氮肥一次，用量30～50kg/亩；适时灌溉，采用治理单元内拦蓄的雨水，土壤含水量宜长期保持在田间持水量的60～75％。
3.如权利要求2所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：所述追施肥还包括有机物料有机物料：秸秆、泥炭、木屑、鸡粪、草粉；无机物料：石灰、钙镁磷肥、硅肥、固体硫化物；以及微生物制剂中任何一种或组合。
4.如权利要求3所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：所述追肥的添加时间为种植苋菜后的35-40天。
5.如权利要求2所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：所述底肥采用由木质素和无机养分复合而成的木质素缓释肥，其有机质含量为500～900g/kg，总腐植酸为260～500g/kg，全氮为8～14g/kg，全磷为5～8g/kg，速效钾为280～330mg/kg，施加量为每株0.2～0.5kg。
6.如权利要求5所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：所述底肥采用由木质素和无机养分复合而成的木质素缓释肥，其有机质含量为500～800g/kg，总腐植酸为260～450g/kg，全氮为10～12g/kg，全磷为5～6g/kg，速效钾为280～300mg/kg，施加量为每株0.2～0.3kg。
7.如权利要求6所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：所述苋菜的品种为泰德。
8.如权利要求7所述一种通过种植苋菜减少土壤重金属镉污染的方法，其特征在于：所述镉污染的土壤中镉的含量为45-55mg/kg。
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