CN114029338A - 中度镉污染土壤龙葵优化修复方法 - Google Patents
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Abstract
一种中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，将镉超富集植物龙葵幼苗按照其自然生长期移植在中度镉污染土壤中，花蕾期追加施肥促进龙葵的生长，提高龙葵对土壤中镉的吸收、富集能力；当龙葵生长到结果期或者成熟期，将龙葵整株收割从污染土壤中移走，达到修复中度镉污染土壤的目的。本发明修复成本低，仅通过施肥就能提高龙葵修复效率，可操作性强，应用范围广，且不会对土壤产生二次污染，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
Description
技术领域
本发明涉及的是一种重金属土壤修复领域的技术，具体是一种利用肥料配比提高镉污染为1.36mg/kg以上的土壤龙葵修复效率的方法。
背景技术
镉是一种分解周期长(半衰期超过20年)、移动性大、毒性高、难降解的有毒重金属，在生产活动中容易被作物吸收富集，不仅严重影响作物的产量和品质，而且可以通过食物链在人体积累危害健康。已发现的超富集植物大多生长缓慢，生物量较低，对重金属浓度过高时修复效果不明显。鉴于此，提高植物修复效率的研究引起众多学者的关注。目前常见的方法是向污染土壤中添加螯合剂来活化土壤中的重金属，提高重金属的生物有效性，促进植物吸收重金属，增加积累量，达到提高修复效率的目的。但是由于螯合剂存在着土壤元素淋失、水质污染、螯合物残留不易被降解、成本高昂等缺点，因此研究如何利用合适的超积累植物辅之科学的施肥管理措施来修复中度镉污染土壤，是强化修复阶段亟待解决的问题。
发明内容
本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，修复成本低，仅通过施肥就能提高龙葵修复效率，可操作性强，应用范围广，且不会对土壤产生二次污染，具有良好的环境效益、社会效益和经济效益。
本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明涉及一种中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，将镉超富集植物龙葵幼苗按照其自然生长期移植在中度镉污染土壤中，花蕾期追加施肥促进龙葵的生长，提高龙葵对土壤中镉的吸收、富集能力；当龙葵生长到结果期或者成熟期，将龙葵整株收割从污染土壤中移走，达到修复中度镉污染土壤的目的。
附图说明
图1为实施例盆栽土壤整理示意图；
图2为实施例龙葵幼苗移植示意图；
图3为实施例龙葵生长末期时期示意图；
图4和图5为实施例效果示意图。
具体实施方式
如图1～图3所示，为本实施例涉及一种中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，将常规培育的龙葵苗按其自然生长期移栽至中度镉污染的土壤中，在花蕾期追加施肥，促进龙葵生长及对镉的吸收。待龙葵生长至结果期或者成熟期时，收获整株龙葵，达到修复中度镉污染土壤的目的。
所述的追加施肥的施用量为每千克土壤施用氮肥0.15～0.45克，磷肥0.075～0.225克，钾肥0.1～0.4克，以水溶态形式施入土壤。
所述的所述的追加施肥，期间浇水以满足中度镉污染土壤保持田间持水量的60％，使其正常生长直至成熟期。
所述的龙葵种植在中度镉污染酸性土壤中，全镉含量为1.36mg/kg，pH为6.6，龙葵幼苗移栽时地上部高度为8～11cm。
本实施例进一步将整体或者收割从中度镉污染土壤中移走的龙葵采用焚烧的方法进行无害化处理(焚烧后残留的镉可进一步采用填埋、回收等技术进行处理)，避免二次污染。
经过具体实际实验，在在上海交通大学农业与生物学院智能化温室，盆栽试验采用直径25cm，高20cm的塑料盆，土壤采自江苏省太仓市城厢镇永丰村稻田土。其基本理化性质：pH 6.6，有机质含量28.95g/kg，总镉含量为1.36mg/kg，高于我国土壤环境质量标准镉含量范围0.3mg/kg(6.5<pH<7.5)。
将供试土壤风干后过5mm筛后，每盆装土3kg，利用“3414”肥效试验，即选取3种肥料(尿素、过磷酸钙和氯化钾)，每种肥料设置4个水平，共计14个处理，如表1所示。试验于2018年7月15日将长势一致的龙葵幼苗(含6片真叶)移栽至试验盆，每盆1株，每个处理重复3次，每重复6盆，每个试验盆内采用相同常规管理。种植20天后，按照氮、磷、钾不同比例配制的14个肥料配方和用量(见表1)，以水溶态形式均匀加入盆中。每日根据盆中水分含量浇入适量自来水，保持盆中土壤含水量为田间持水量的60～70％左右。
施肥60天后收获龙葵植株。将龙葵植株分为根、茎、叶3部分，分别用自来水冲洗以去除植物样品表面的泥土和污物，然后用去离子水冲洗，沥去水分，在105℃杀青2小时，然后在70℃烘干至恒重，称量干重后用粉碎机粉碎，过100目筛备用。植物样品镉含量采用硝酸-高氯酸法消解，用电感耦合等离子体发射光谱仪测定，并计算不同施肥处理下龙葵镉富集系数和转运系数。
表1龙葵栽种后施肥方式及用量表
试验结果表明：
如图4可见，在中度(1.36mg/kg)镉的轻度污染土壤中，14个肥料配方处理龙葵的单株生物量(干重)均高于不施用肥料的对照处理，表明施肥处理能够显著提高龙葵单株生物量，但不同氮、磷、钾比例提高龙葵单株生物量的能力不同。其中，9处理龙葵生物量最大，为14.93g，而对照组龙葵生物量为10.43g，为9处理组的69.86％。
如图5可见，龙葵作为镉的超富集植物，主要将镉集中在地上部茎、叶中，地下部含量最少。在中度(1.36mg/kg)镉的轻度污染土壤中，14个肥料配方处理龙葵的单株Cd含量均高于不施用肥料的对照处理，表明肥料处理能提高龙葵单株镉含量，但不同氮、磷、钾比例提高单株镉含量的能力不同。其中，14处理的镉含量最高，其地上部含量为16.17mg/kg，地下部镉含量为6.14mg/kg，而对照组地上部镉含量为6.09mg/kg，地下部为1.53mg/kg，仅为14处理的37.66％和24.92％。
由表2可知，14个肥料配方处理下龙葵带走土壤镉含量因肥料配比不同而存在差异。其中，14处理下龙葵带走镉含量最高，单株总含量为210.24μg，而对照组全株只有54.39μg，仅为14处理的25.87％。除了14处理以为，8、9处理全株镉含量分别为164.58μg和173.46μg，也是附镉含量较高的处理之一。
表2各处理带走土壤镉含量
转运系数是衡量植物将土壤中重金属转运到地上部位的能力，富集系数指植物地上部重金属含量与土壤中重金属含量的比值，两者数值越大，表明植物对土壤重金属的吸收和转移能力越强。由表3可知，14个处理对龙葵的富集系数有不同程度的影响，但施肥处理均比对照组高，表明施肥能够显著提高龙葵对镉的吸收能力。在14个处理中，14处理下龙葵的富集系数最高，为11.88，是对照组的2.65倍，且与图2中14处理下龙葵镉含量最高结果一致。
表3各施肥处理下龙葵富集和转移系数
由表3还可知，14个处理对龙葵转运系数的影响不同，也有转运系数低于对照的处理，说明肥料配方氮磷钾比例不恰当会影响镉的转运。在14个处理中，转运系数均大于1，说明龙葵对镉有很强的转移能力。其中2处理下龙葵转运系数最高，为2.85；14处理下龙葵转运系数次之，为2.63，剩余各施肥处理下转运系数均低于对照组，说明施肥整体而言降低了土壤镉从地下部向地上部的转运，抑制了镉对龙葵地上部的毒害作用，将更多的镉富集在龙葵根部。综合以上结果，发现在第14个处理下，龙葵修复镉污染土壤效果最佳。因此在中度镉污染(1.36mg/kg)土壤中，可按每千克土壤施用2.89g尿素，2.82g过磷酸钙和0.96g氯化钾的量来提高龙葵对中度镉污染土壤的修复效率。
综上所述，本发明不仅可促进龙葵在镉污染土壤中的生长，提高龙葵在实际镉污染土壤环境中的抗逆性和修复效率，对于综合提升植物修复技术的实际应用和推广具有现实意义。
上述具体实施可由本领域技术人员在不背离本发明原理和宗旨的前提下以不同的方式对其进行局部调整，本发明的保护范围以权利要求书为准且不由上述具体实施所限，在其范围内的各个实现方案均受本发明之约束。
Claims (5)
1.一种中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，其特征在于，将镉超富集植物龙葵幼苗按照其自然生长期移植在中度镉污染土壤中，花蕾期追加施肥促进龙葵的生长，提高龙葵对土壤中镉的吸收、富集能力；当龙葵生长到结果期或者成熟期，将龙葵整株收割从污染土壤中移走，达到修复中度镉污染土壤的目的。
2.根据权利要求1所述的中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，其特征是，所述的追加施肥的施用量为每千克土壤施用氮肥0.15～0.45克，磷肥0.075～0.225克，钾肥0.1～0.4克，以水溶态形式施入土壤。
3.根据权利要求1所述的中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，其特征是，所述的所述的追加施肥，期间浇水以满足中度镉污染土壤保持田间持水量的60％，使其正常生长直至成熟期。
4.根据权利要求1所述的中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，其特征是，所述的龙葵种植在中度镉污染酸性土壤中，全镉含量为1.36mg/kg，pH为6.6，龙葵幼苗移栽时地上部高度为8～11cm。
5.根据权利要求1所述的中度镉污染土壤龙葵优化修复方法，其特征是，将整体或者收割从中度镉污染土壤中移走的龙葵采用焚烧的方法进行无害化处理，避免二次污染。
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