專利名稱：一種植物在錳尾礦渣上定居的方法
技術領域：
本發明涉及一種植物在錳尾礦渣上定居的方法，從而達到植物修復改良錳尾礦渣 污染土壤的目的。
背景技術：
重金屬含量高、營養貧乏、酸堿度不適宜和持水力弱等因素造成錳尾礦渣堆 存地域植被缺乏，水土流失嚴重，重金屬隨雨水與揚塵擴散。錳尾礦渣已成為一種錳礦地區 重要的污染源。通過篩選和栽培適宜植物，同時采作輔助措施，可在尾礦渣堆存區短時間內 使植物定居，從而重建植被。有些植物能吸收固定重金屬在其根部，有的植物能通過其根系 分泌物及其凋落物的分解物與重金屬結合形成難溶化合物，從而阻控重金屬移遷擴散。重 建的植被可控制土壤侵蝕和水土流失，增加土壤營養，恢復退化生態系統的功能和美化環 境。在大面積尾礦渣污染區域重建植被，具有技術可靠、操作簡便、成本低、控制污染物有效 和對環境友好等多重優勢。在尾礦渣堆放區進行植被重建時，選擇的植物應具有吸收污染物能力小或根部吸 收能力強而轉運能力弱，生長快，根系發達，耐旱性強和對重金屬耐受性強等特征；選擇耐 土壤貧瘠的植物，通過植物的定居，增加土壤的營養。目前，很多的錳礦的尾礦庫的礦渣堆 放區上沒有植被，我們通過試驗研究發現，尾礦庫中的礦渣的酸堿度是植物在上面生存的 重要限制因子，由于礦渣的堿性和有機質的缺乏，導致了植物不能在尾礦庫上生長，因此在 植被重建時，要采用強化調控措施能促進植物在尾礦上定居和生長。基于我們的研究結果，在植物修復錳尾礦庫時，根據礦渣組成、養分含量和酸堿 度，本發明選取對環境友好的植物必需元素配合處理，促進植物在尾礦渣上定居和生物量 的增加，從而為快速有效地對錳尾礦污染地進行生物修復提供了一種新的方法。
發明內容
本發明的目的是提供一種植物在錳尾礦渣上定居的方法，該方法具有成本低、操 作簡便、對環境友好以及可廣泛用于礦山污染控制的優點。一種植物在錳尾礦渣上定居的方法，步驟如下(1)配制混合肥料A，采用菜籽餅、動物糞便和稻田土配制而成，各組分的重量配比為 菜籽餅10-15份、動物糞便20-30份和稻田土 55-70份；(2)配制混合肥料B，采用樹脂包膜、尿素、KH2P04、(NH4)2S04、Ca(H2PO4)2和CaSO4配制而 成，各組分的重量配比為樹脂包膜5-10份、尿素5-10份、KH2PO4 10-15份、(NH4)2SO4 15-20 份、Ca (H2PO4) 2 15-20 份和 CaSO4 35-40 份；(3)在錳尾礦渣污染區平整樣地，打造種植坑，種植坑長30-50cm、寬30-40cm、深 10-15cm ；(4)每個種植坑中放入4.0-5. Okg混合肥料A，0. 1-0. 3kg混合肥料B，并混合均勻；(5)在種植坑中栽培芥菜(Sral5lSica和野葛(/^eraria A^aia)，或者栽培芥菜和博落回(Mcleaya corifete):種植芥菜時，在每個種植坑中播5_10顆芥菜種子，種子播 在混勻的混合肥料上面，覆蓋土 1. 5-2. 5cm，種好后澆水；野葛用地下塊根、節上含有不定 根的地上匍匐莖或種子繁殖；博落回用種子或地下塊莖繁殖；(6)植物凋落后，讓這些植物凋落物自然腐爛或者收集這些植物材料的地上部分并覆 蓋在植物的基部，以保持栽培地更多的水分和有機質。本發明的原理是本發明是基于錳尾礦渣的酸堿度、有機質和有效營養元素含量 為基礎產生的。混合肥料A的作用豐富有機質等，可提高保水性，混合肥料B可用于局部中 和錳尾礦渣的堿性，同時混合肥料B是一種可控釋的肥料，可較長時間提供植物需要的營 養元素，提高一些必需元素的利用效率。野葛是一種草質藤本豆科植物，根分布在O-SOcm深的土壤，能耐受弱堿環境，耐 旱耐貧瘠，在錳尾礦渣堆放區的邊緣能正常生長。博落回，高1-細。根莖粗大，根系發達，耐旱耐貧瘠，能在錳尾礦渣堆放區的邊緣正 常生長。芥菜，一年生或二年生草本，生長迅速，主側根分布在約30厘米的土層內，在堿性 環境下能生長，耐旱耐貧瘠，對各種不良環境有很強的適應性，是世界上用于植物修復的主 要候選植物之一，能在錳尾礦渣堆放區的邊緣正常生長。野葛、博落回和芥菜植物的栽培會中和土壤的堿性，而尾礦堆積區礦渣的堿 性是植物不能定居的一個重要的限制因子，栽培這些植物有利于降低栽培地的PH，從而有 利于其他植物在這里定居，同時也能促進土壤中P的活化，有利于植物生長。本發明的有益效果野葛、博落回和芥菜的耐堿性與耐旱性強，通過本發明的處理，在持水力弱的堿性尾礦 渣中生長正常；這些植物生長快，在較短時間內形成較密的植被，而博落回和野葛地下塊莖 發達，可形成厚密的根狀莖層，固定土壤，減少水土流失。所用三種植物根部都能富集錳等元素，混合種植可增強固定錳等元素的效率，防 止其移遷。野葛是豆科植物，通過其生物固氮可增加污染土壤氮含量。芥菜能以種子進行繁殖，繁殖系數大，根系能夠分泌有機酸，能改善栽培地的土壤 耕性。博落回和野葛都是多年生的植物，繁殖方式多樣，即可種子繁殖又可營養繁殖，可 以在短時間內獲得大量的植株，其地下塊莖能進行無性繁殖，分蘗能力強。這些植物在第一 次人工栽培后，不需再次播種。控釋肥呈酸性，能減弱堿性尾礦渣的堿性，且供肥持續時間長。豆科植物和芥菜對 土壤的酸化效應，可以增加堿性尾礦渣中的礦質營養的水溶性，有利于植物吸收營養元素。4-5月份收割芥菜的地上部分，將收割的植物覆蓋在植物基部，覆蓋植物材料可減 少夏季土壤水分散失，增強抗旱性，提高土壤有機質含量。本發明提供的一種植物在錳尾礦渣上定居的方法，具有操作簡單、費用低、阻控錳 尾渣中有害金屬的擴散效率好和美化環境等優點。本技術可用于礦山退化生態系統植被重 建和鹽堿地綠化等方面。
具體實施方式
實施例1植物材料芥菜(^ra1S1Sica 加 cea ),博落回cor data) 0其它材料混合肥料A、可控釋的混合肥料B和錳尾礦渣(來自未有生長植物的湘 潭錳礦的小滸泥尾礦庫)。配制混合肥料A 采用菜籽餅10kg、動物糞便30kg和稻田土 70kg進行配制，備用； 配制混合肥料B 采用樹脂包膜5kg、尿素10kg、KH2PO415kg, (NH4) 2S0420kg、Ca (H2PO4) 220kg 和 CaS0440kg 進行配制，備用；(1)錳尾礦渣自然風干，磨碎過0.5mm孔徑篩，得純錳尾礦渣，備用。將純錳尾礦渣、混 合肥料A和混合肥料B按質量比例30 15 :1進行混合，得改良錳尾礦渣。將改良錳尾礦渣 5 kg和純錳尾礦渣5 kg分別裝入兩花盆中，裝好后每盆澆水400ml，花盆下面放有不漏水 的盤子，置于自然環境中，作為對照。2)9月中旬把芥菜的種子播入兩花盆內，播種后澆水2次。7天后統計芥菜種子的 發芽率，發現純錳尾礦渣發芽率雖然低于改良錳尾礦渣，但二者沒有顯著差異。3) 10月統計芥菜幼苗的成活率，發現改良錳尾礦渣的平均成活率為95. 0%，而純 錳尾礦渣沒有植株成活。4)第二年4-5月，將博落回種子發芽獲得幼苗分別栽培于兩花盆中，收獲花盆中 芥菜的地上部分，并將其覆蓋植物基部。1個月后統計成活率，結果發現博落回幼苗在改良 錳尾礦渣中平均成活率為89. 8%，而純錳尾礦渣沒有植株成活。測定土壤pH值，有機質的含 量，見表1，改良錳尾礦渣中的有機質明顯增加，PH值下降，更利于植物的生存。改良錳尾礦 渣上的博落回長勢良好，并能產生大量的種子。表1 土壤中的有機質和pH值有機質(g/kg)pH對照1. 44±0. 06a8. 22±0. 33a改良錳尾礦渣5. 68±0. 18b6. 95±0. 42b注不同字母表示同一列中處理與對照間的差異顯著(p<0.05) 5)第三年4-5月統計花盆中依靠地下塊莖繁殖的幼苗數，結果發現，只要上一年有博 落回生長的花盆，均能利用地下塊莖繁殖出幼苗。本實例表明，利用本發明的方法，可以使植物能夠在錳尾礦渣上定居和生長，并且 能夠自然繁殖。實施例2植物材料芥菜 CSra1S1Sica juncea ), BfM iPueraria lobata\其它材料混合肥料A、混合肥料B配制混合肥料A 采用菜籽餅150kg、動物糞便200kg和稻田土 550kg進行配制，備用。配制混合肥料B 采用樹脂包膜 100 kg、尿素 50 kg、KH2PO4IOO kg、(NH4) 2S04150 kg、Ca(H2PO4)2150 kg 和 CaS04;350 kg 進行配制，備用。1)8月，在堿性錳尾礦渣區平整樣地，打造種植坑，種植坑的規格為長30-50cm、 寬 30-40cm、深 10-15cm ；2)每個種植坑中撤施混合肥料A的質量為4. 0-5. 0kg，混合肥料B的質量為 0. 1-0. :3kg，并把二者混勻。3) 9月每個種植坑中播5-10顆芥菜種子，種子播在混合均勻的混合肥料上面，覆5蓋土 1.5-2. 5cm，澆水 2 次。4)第二年3-4月，將野葛的地上匍匐莖(節上含有不定根)栽培于芥菜旁邊，種植 時，先將野葛匍匐莖剪切成10-30cm小段，每段至少帶有1節。然后覆蓋土約4-6cm，栽培后 澆水2次。5) 4-5月，收割芥菜地上部分，收集這些材料覆蓋在植物根部，增強植物抗旱性。6) 12月，讓野葛凋落的葉片等器官自然腐爛在礦渣區。7)第三年4-5月，統計每一種植坑中塊莖繁殖的幼苗數和匍匐莖產生的幼苗數， 結果發現，每一種植坑繁殖的幼苗平均為22株，野葛植株能夠在錳尾礦渣區定居并能快速繁殖。實施例3植物材料芥菜(^ra1S1Sica 加 cea ),博落回cor data) 0其它材料混合肥料A、混合肥料B配制混合肥料A 采用菜籽餅120kg、動物糞便250kg和稻田土 650kg進行配制，備用。配制混合肥料B采用樹脂包膜 80 kg、尿素 70 kg,KH2PO4130 kg、(NH4) 2S04180 kg、 Ca(H2PO4)2180 kg 和 CaS04370 kg 進行配制，備用。1)8月，在堿性錳尾礦渣區平整樣地，打造種植坑，種植坑的規格為長30-50cm、 寬 30-40cm、深 10-15cm ；2)每個種植坑中撤施混合肥料A的質量為4. 0-5. 0kg，混合肥料B的質量為0.1-0. :3kg，并把二者混勻。3)9月，每個種植坑中播種芥菜種子，種子播在混勻后的混合肥料上面，覆蓋土約1.5-2. 5cm，澆水 2 次。4)第二年3-5月，將博落回幼苗栽培于芥菜旁邊，栽培后澆水2次。5) 5月，收割芥菜地上部分，收集這些材料覆蓋在植物根部，增強植物抗旱性。6)12月，讓博落回凋落的葉片等器官自然腐爛在礦渣區，讓種子自然落在礦渣區。7)第三年4-5月，統計每一溝中塊莖和種子繁殖的幼苗數，結果發現，每一種植坑 平均繁殖的幼苗為43株，博落回植株能夠在錳尾礦渣區定居并能快速繁殖后代。
權利要求
1. 一種植物在錳尾礦渣上定居的方法，其特征是，步驟如下(1)配制混合肥料A，采用菜籽餅、動物糞便和稻田土配制而成，各組分的重量配比為 菜籽餅10-15份、動物糞便20-30份和稻田土 55-70份；(2)配制混合肥料B，采用樹脂包膜、尿素、KH2P04、(NH4)2S04、Ca(H2PO4)2和CaSO4配制而 成，各組分的重量配比為樹脂包膜5-10份、尿素5-10份、KH2PO410-15份、(NH4)2S0415_20 份、Ca (H2PO4) 215-20 份和 CaS0435-40 份；(3)在錳尾礦渣污染區平整樣地，打造種植坑，種植坑長30-50cm、寬30-40cm、深 10-15cm ；(4)每個種植坑中放入4.0-5. Okg混合肥料A，0. 1-0. 3kg混合肥料B，并混合均勻；(5)在種植坑中栽培芥菜(Sral5lSica和野葛(/^eraria A^aia)，或者栽培芥 菜和博落回(Mcleaya corifete):種植芥菜時，在每個種植坑中播5_10顆芥菜種子，種子播 在混勻的混合肥料上面，覆蓋土 1. 5-2. 5cm，種好后澆水；野葛用地下塊根、節上含有不定 根的地上匍匐莖或種子繁殖；博落回用種子或地下塊莖繁殖；(6)植物凋落后，讓這些植物凋落物自然腐爛或者收集這些植物材料的地上部分并覆 蓋在植物的基部，以保持栽培地更多的水分和有機質。
全文摘要
本發明公布了一種植物在錳尾礦渣上定居的方法，從而達到植物修復改良錳尾礦渣污染土壤的的目的。將混合肥料A和混合肥料B按質量比例40-501-3施于在錳尾礦渣區打造的植物種植坑中。在種植坑中搭配栽種芥菜和野葛或者芥菜和博落回。利用該方法可在較短時間內使植物在錳尾礦渣上定居，并形成較密的植被，顯著降低錳尾礦渣地pH值并增加其有機質和氮的含量。該方法具有操作簡單、費用低、阻控錳尾礦的錳和其他有害金屬移遷擴散效率好并能美化環境等優點。本技術可用于礦山退化生態系統植被重建和鹽堿地區綠化等方面。
文檔編號C05G3/00GK102037845SQ201010526209
公開日2011年5月4日 申請日期2010年11月1日 優先權日2010年11月1日
發明者嚴明理, 馮濤, 劉麗莉, 向言詞, 曾榮今, 李會東 申請人:湖南科技大學