一種利用八寶景天修復鎘污染農田的方法
【專利摘要】本發明提供了一種利用八寶景天修復鎘污染農田土壤的方法，包括在鎘污染土壤上扦插種植八寶景天，通過八寶景天的根系大量吸收所述鎘污染土壤中的鎘并將其轉移至地上部分積累；當八寶景天地上部分長至30~50cm時可進行刈割，刈割需保留八寶景天地上部分4~5cm，將八寶景天地上部分移走，以移除污染土壤中的鎘；而八寶景天剩余部分可繼續生長并繼續吸收土壤中的鎘，待其長至30~50cm時可進行二次刈割，可持續降低土壤中的鎘含量。利用八寶景天修復鎘污染土壤具有易操作、管理簡單、費用低廉、鎘移除效率高、修復效果好等優點，同時八寶景天是一種觀賞植物，在修復污染土壤的同時可以起到美化環境的作用，且具有一定的經濟價值。
【專利說明】
一種利用八寶景天修復鎘污染農田的方法
技術領域
[0001]本發明屬于環境污染治理技術領域，涉及一種土壤中重金屬污染的植物修復技術，特別是一種利用景天科植物八寶景天修復鎘污染農田的方法。
【背景技術】
[0002]土壤是人類賴以生存的自然環境和農業生產的重要資源，土壤環境健康事關農產品質量和人體健康。近年來，土壤重金屬污染已成為全球面臨的嚴重的環境問題。目前，我國農田土壤受重金屬污染嚴重，根據全國首次土壤污染狀況調查結果顯示，我國耕地土壤點位超標率為19.4%，其中輕微、輕度、中度和重度污染點位比例分別為13.7%、2.8%、1.8%和1.1%;而從污染物超標情況來看，重金屬鎘點位超標率為7.0%。現在我國受重金屬污染的農田土壤約2500萬公頃，每年被重金屬污染的糧食多達1200萬噸，造成的直接經濟損失超過100億元。
[0003]鎘污染土壤的傳統治理方式主要有工程治理措施和物理化學修復方法，物理修復技術主要通過改土法、玻璃化法、電動法和熱解吸法等來修復土壤;化學修復技術主要包括化學固化法、化學淋洗法等，然而其往往有成本高昂、對環境擾動大和可能造成二次污染等弊端。近年來，利用植物修復技術原位治理土壤重金屬污染領域已逐漸成為主流，植物修復技術具有修復成本較低、對環境擾動小、無二次污染和可持續性等優勢，同時兼有美化環境的作用，這些優勢是工程治理措施和物理化學修復方法所不具備的。
[0004]在植物修復技術中，利用超富集植物吸收污染土壤中的重金屬鎘是較為常見的技術，然而目前發現的超富集植物通常有對土壤氣候適應能力差、生長緩慢、生物量小等問題，限制了其修復效率和推廣價值，成為植物修復技術中亟待突破的瓶頸。因此，尋求適應能力強、生物量大、生長周期短、對重金屬富集能力強、修復效率高的植物，成為本領域的研究重點。
【發明內容】
[0005]本發明旨在提出一種利用景天科植物八寶景天修復鎘污染農田的方法，通過在鎘污染土壤上扦插種植八寶景天，利用八寶景天的根系大量吸收土壤中的重金屬鎘，從而修復農田土壤的鎘污染。
[0006]為了解決上述技術問題，本發明的技術方案為:
一種利用八寶景天修復鎘污染農田的方法，包括:在鎘污染土壤上扦插種植八寶景天，通過八寶景天的根系大量吸收所述鎘污染土壤中的鎘并將其轉移至地上部分積累；當八寶景天地上部分長至30?50cm時可進行刈割，劉割需保留八寶景天地上部分4?5cm，將八寶景天地上部分從鎘污染土壤上移走，以移除污染土壤中的鎘;而八寶景天剩余部分可繼續生長并繼續吸收土壤中的鎘，當其長到30?50cm時進行第二次刈割，可持續降低土壤中的鎘含量。收獲的八寶景天地上部，可以將其送至專屬場所集中并做無害化處理。八寶景天為多年生草本，于越冬前將八寶景天地上部剪至10cm，并灌入冬水，次年四月補澆水，八寶景天可繼續生長并重復上一年的操作。
[0007]本發明提出的利用八寶景天修復鎘污染農田的方法，通過將八寶景天扦插到鎘污染的農田土壤中，八寶景天在土壤中快速成活生長，7天左右即可生根，利用其對土壤中重金屬鎘的富集能力，通過根系吸收污染土壤中的鎘并轉移至地上部，已達到減少土壤中重金屬鎘的含量，修復鎘污染農田土壤的目的。
[0008]本發明技術方案中所用的八寶景天具有耐旱、耐寒、耐瘠薄、適應能力強、生長快速、生物量大等特性，且對土壤中重金屬鎘具有較強的富集能力，利用八寶景天修復鎘污染農田土壤還具有投入成本低、管理粗放、冬季可防止土壤裸露等特點，同時由于花色艷麗，花期較長，具有較好的觀賞價值和經濟效益，因此其修復潛力和推廣應用的前景廣闊。
【附圖說明】
[0009]圖1為本發明實施例利用八寶景天治理鎘污染農田土壤修復方法的流程圖；
圖2為河南中度鎘污染農田的土壤中鎘含量和種植30天后八寶景天地上部鎘含量對比圖；
圖3為廣西輕度鎘污染農田的土壤中鎘含量和種植30天后八寶景天地上部鎘含量對比圖；
圖4為云南重度鎘污染農田的土壤中鎘含量和種植15天后八寶景天地上部鎘含量對比圖。
【具體實施方式】
[0010]以下結合附圖通過實施例對本發明做進一步說明，以便更好地理解本發明。
[0011]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。
[0012]考慮到【背景技術】部分所述的技術問題，有必要篩選一種適應能力強、生物量大、生長周期短且對重金屬富集能力強的植物，這不僅有利于鎘污染農田土壤的修復治理，同時有利于提高植物修復效率，減少修復年限，使農田資源盡快回歸正常使用。
[0013]發明人注意到，八寶景天為景天科、景天屬多年生肉質草本植物，地下莖肥厚，地上莖簇生，粗壯而直立，全株成灰綠色，株高30?50cm，葉輪生或對生，倒卵形，肉質，具波狀齒。傘房花序密集如平頭狀，花序徑10?13cm，花為淡粉色，也有白色、紫紅色、玫紅色品種，為景天科中花色最為艷麗的種類。八寶景天性喜強光、干燥、通風良好的環境，亦耐輕度蔽陰，能耐?20°C的低溫;不擇土壤，要求排水良好，耐貧瘠和干旱，忌雨澇積水。植株強健，管理粗放。性耐寒，華東及華北露地均可越冬，地上部分冬季枯萎。
[0014]本實施例是利用一種景天科植物修復鎘污染土壤，具體的則是利用八寶景天修復鎘污染農田土壤的方法。
[0015]圖1示出根據本發明實施例利用八寶景天修復鎘污染農田土壤的方法流程圖。該方法通過如下步驟完成:
S1:于清明時節即四月初，將生長至1cm左右的八寶景天母株順自然紋理分成3~5芽每份，分好的植株按20 X 20cm的種植密度種植于錦污染的農田土壤中，種植深度為5cm；
S2:八寶景天迅速生根，通過根系吸收土壤中的鎘并轉移至地上部，待其株高達到30?50cm時，從地上部分4?5cm處進行第一次劉割，收獲的地上部分執行步驟S4操作；
S3:步驟S2刈割后，剩余地上部會繼續生長并吸收土壤中的鎘，待其長至40cm左右時，按照步驟S2的方法進行第二次刈割，收獲的地上部分執行步驟S4操作；
S4:對收獲的八寶景天地上部分送至專屬場所集中做無害化處理；
在經過上述SI至S4四個步驟后，還可以進行額外的步驟:于越冬前將刈割后繼續生長的八寶景的地上部分剪至10cm，并灌入冬水，次年四月補澆水，使八寶景天次年繼續生長，重復上一年的操作。
[0016]以下通過實施例對本發明做進一步說明。
[0017]實施例采用盆栽模擬試驗方法，選取河南中度鎘污染農田(HN)、廣西輕度鎘污染農田(GX)和云南重度鎘污染農田(YN)三種O?20cm耕層土壤，將其自然風干、搗碎、剔除雜物，過5mm篩，首先測定其土壤中重金屬鎘的含量。然后稱取Ikg 土壤裝入直徑與高分別為19cm X 16cm的塑料盆中，加水饒透。將1cm高的八寶景天幼苗母株按照自然紋理分成3芽移栽到塑料盆中，根據缺水情況，不定期澆水，保證土壤濕潤但不漬水。每種土壤設3個重復。
[0018]待河南中度鎘污染農田(HN)和廣西輕度鎘污染農田(GX) 土壤種植一月后，云南重度鎘污染農田(YN)土壤種植15天后，收獲地上部分，用去離子水沖洗干凈、烘干并粉碎過100目。植物樣用硝酸一高氯酸消解法進行消解，用石墨爐AAS法測定鎘含量。
[0019]圖2為河南中度鎘污染農田的土壤中鎘含量和種植30天后八寶景天地上部鎘含量，由圖可知，河南中度鎘污染農田土壤中鎘的含量為1.95mg/kg，種植30天后八寶景天地上部的鎘含量達到4.49mg/kg。
[0020]圖3為廣西輕度鎘污染農田的土壤中鎘含量和種植30天后八寶景天地上部鎘含量，由圖可知，廣西輕度鎘污染農田土壤中鎘的含量為1.06mg/kg，種植30天后八寶景天地上部的鎘含量達到1.12mg/kg。
[0021]圖4為云南重度鎘污染農田的土壤中鎘含量和種植15天后八寶景天地上部鎘含量，云南重度鎘污染農田土壤中鎘的含量為97.97mg/kg，種植15天后八寶景天地上部的鎘含量達到20.15mg/kg。
[0022]同時，本實施例通過重金屬富集系數來表征八寶景天對不同鎘污染土壤中鎘的富集能力，生物富集系數，又稱生物富集因子(B1-Concentrat1n Factor, BCF)，其可以反映植物對土壤中重金屬的富集特征，富集系數大于I是判斷超富集植物的標準之一，重金屬富集系數可以通過以下公式計算:
重金屬富集系數=植物體內重金屬含量/ 土壤中重金屬含量
計算可知，在河南度鎘污染農田的土壤中種植30天后，八寶景天富集系數為2.30;在廣西輕度鎘污染農田的土壤中種植30天后，八寶景天富集系數為1.05;在云南重度鎘污染農田的土壤中種植15天后，八寶景天富集系數為0.21ο
[0023]以上實施例說明，八寶景天在河南中度鎘污染農田土壤中的富集系數最高，在云南重度鎘污染農田土壤中地上部吸收鎘的含量最大，而在廣西輕度鎘污染農田土壤中其富集系數也超過了I，表現出了較強的富集能力和較好的修復效果。
[0024]而因八寶景天所具有的耐旱、耐寒、耐瘠薄、適應能力強和生長快速，使其能夠在更為廣泛的地域栽培，粗放管理則使其易于推廣。而大量的生物量、多次刈割、持續吸收土壤中的重金屬鎘，可以更高效的修復鎘污染土壤。同時八寶景天作為觀賞植物，常被用作花壇建設和地被植物，使鎘污染農田在利用八寶景天修復的期間，也可以產生一定的經濟價值。因此，八寶景天用作鎘污染土壤的植物修復具有廣闊的應用前景。
[0025]以上所述，僅為本發明中的【具體實施方式】，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉該技術的人在本發明所揭露的技術范圍內，可理解想到的變換或替換，都應涵蓋在本發明的包含范圍之內。
[0026]應理解，上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于供本領域技術人員了解本發明的內容并據以實施，并非【具體實施方式】的窮舉，并不能以此限制本發明的保護范圍。凡根據本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的宗旨和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
【主權項】
1.一種利用八寶景天修復鎘污染農田的方法，其特征在于，包括如下步驟: 將八寶景天幼苗移栽至鎘污染的土壤中生長，八寶景天通過生長出的根系吸收污染土壤中的重金屬鎘并轉移至地上部;定期刈割收獲吸收了重金屬鎘的八寶景天地上部分。2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:收獲所述八寶景天的地上部后，將其做無害化處理。3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:八寶景天幼苗移栽于清明時節進行，將生長至1cm左右的八寶景天母株順自然紋理分成3-5芽每份，分好的植株按20 X 20cm的種植密度種植于鎘污染的農田土壤中，種植深度為5cm。4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:八寶景天幼苗移栽到鎘污染土壤中后，在緩苗期間澆水保證土壤濕潤并避免漬水。5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:所述刈割分為兩次，當八寶景天地上部分株高為30?50cm時，進行第一次刈割，根茬部分繼續生長，待其地上部分株高再次達到30?50cm時進行第二次刈割。6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:劉割時保留八寶景天地上部分4?5cm。7.根據權利要求1所述的方法，其特征在于:于入冬前將八寶景天地上部分主莖剪至留1cm,再灌入凍水，并于次年春季四月補澆水。8.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述無害化處理包括焚燒或壓縮后填埋。
【文檔編號】B09C1/00GK105834203SQ201610327271
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月17日
【發明人】雷梅, 楊俊興, 萬小銘, 趙惠恩, 郭俊梅, 吳彬艷, 顧松圃
【申請人】中國科學院地理科學與資源研究所