专利名称：一种修复磷污染土壤的方法
技术领域：
本发明涉及磷污染的生物修复方法，具体为一种修复磷污染土壤的方法。
背景技术：
磷作为植物生长的重要营养元素，其供应不足常常会限制自然生态系统中植物的 正常生长，由于土壤中可被利用的磷主要是以磷酸根的形式存在，而磷酸根易与土壤中的 金属离子结合形成沉淀，致使土壤中可利用磷的含量很少，不能满足植物的需要，这就要求 农业生产过程中必需投入大量的磷肥。由于施入土壤的化学磷肥也极易被土壤吸附、固定 和矿化，磷肥的利用率通常仅为10% _20%，其余则临时或长期地滞留在土壤中，既造成了 养分资源的浪费又加大了环境污染的风险。基于资源利用和环境保护的双重压力，如何从 土壤中回收过量的磷素已成为资源环境领域热点问题之一。早在20世纪80年代初期发展 起来的植物修复技术是利用植物来修复污染环境的一种新兴的绿色生物技术。研究表明， 通过植物的吸收、挥发、根滤、降解、稳定等作用，可以在不破坏土壤生态环境、保持土壤结 构和微生物活性的情况下，达到净化环境的目的，因而与一般物理、化学和工程措施相比， 植物修复技术是一种成本低，见效快且环境友好的修复技术。选择磷超富集植物回收、净 化土壤中的磷不仅可以降低磷在土壤中的累积，缓解磷进入自然水体所造成的各种污染生 态效应，同时收获后的富磷植物又可以作为一种绿肥资源继续投入到农业生产当中，这在 加快磷素生物循环的同时也对维护生态系统的良性循环及农业的持续发展产生了积极意 义。磷只有通过颗粒的吸附沉降或微生物的吸收而去除，但这些方法不是把磷从土壤中去 除，而是把可溶态磷从一种形态转换成另外一种形态并存在于环境中。目前，还没有一种简 单的方法可以把磷从土壤磷污染环境中根本去除，若采用化学和物理等方法去除土壤中的 磷，需耗费大量的财力和物力。目前，磷污染土壤的治理过程中多采用污染防治和工程措施相结合的方法，用涂 有铁氧化物的碎石和砖头吸附土壤中的磷。但是这种治理方法不仅成本高，且不能从根本 上解决磷污染问题，在实际应用中受到了极大的限制。
发明内容
本发明正是针对以上技术问题，提供成本低、可操作性强的一种修复磷污染土壤 的方法。本发明的具体技术方案如下一种修复磷污染土壤的方法，在磷污染的土壤中种植水蓼；将所叙述的水蓼进行 直接栽植或将其种子直播生长；对栽种的水蓼进行定期留茬收割植物的地上部分；水蓼在 其生长过程中不需要进行特殊管理，因而成本很低、可操作性强。水蓼在我国大部分地区均有分布，生命力非常旺盛，易成活，可进行直接移栽或将 种子直播生长；在自然条件下即可成活，在其整个生长过程中不需要进行特殊的管理。可通 过收割植物的地上部分，有效地降低土壤中磷的含量，从而达到修复污染的土壤。
本发明的技术效果表现在本发明利用水蓼对磷的富集特性，将其种植于土壤中， 吸收积累土壤中的磷，并将其大部分转运到地上部分，以达到修复土壤磷污染的目的；由于 水蓼生命力旺盛，易成活，在其生长过程中不需要进行特殊管理，因而成本很低、可操作性 强。同时，水蓼还具有治痧秽腹痛、吐泻转筋、泄泻、痢疾、风湿、脚气、痈肿、疥癣、跌打损伤 等方面中药功效，可以充分合理的利用资源，一物多用。
具体实施例方式下面结合具体实施方式
对发明作进一步说明。为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于 限定本发明。根据本领域普通技术和惯用手段作出的替换和变更，均包含在本发明的范围 内。实施例1本实施例为一种修复磷污染土壤的方法，具体作法为采样区位于什邡市红白镇金河磷矿(104° 50' E，30° 25' N)(中国四大磷矿之 一)，分别于苗期，花期，成熟期采样，分析了植物体内的磷含量。结果表明，水蓼(Polygonum hydropiper)在矿山土壤中，其体内的磷含量较大，在花期其体内的磷含量达到了 8. 59g kg—1。借鉴重金属富集植物的筛选指标，我们可以选用地上部磷含量，磷累积量，转移系数和 富集系数四个指标进行磷富集植物的筛选。利用植物修复技术成功移走土壤中的多余磷素 应该满足该植物地上部磷含量要高于普通植物的磷含量，达IOg kg—1。虽然水蓼的地上部 磷含量仅为8. 54g kg"1, < IOg kg—1 (DW)，但水蓼磷的转移系数>1，且富集系数也明显高于 其他植物。同时水蓼的生物量较高，磷的地上部累积量大，更有利于植物移除土壤中的磷。 因此，水蓼可作为磷修复植物。实施例2本实施例以水蓼为实验材料，通过室内的盆栽试验进一步验证其修复土壤磷污染 的优势及其相应的生理机制。供试土壤取自雅安市雨城区大兴镇潮土(I-IOcm)，土壤经剔除石块后过2mm筛备 用。土壤 pH 为 7. 29，全磷 l.Olg kg—1，速效磷 13. 96mg kg—1，速效钾 63. 53mg kg—1，速效氮 68. 93mg kg—1。土壤速效氮和速效钾含量与矿山土壤较为接近。试验准确称量6kg 土壤装 入5L的塑料桶中。试验共设4个磷水平，分别为0、50、100和200mg P kg、即0、0. 57、1· 15 和2.30g pot、磷肥为KH2PO4,以不施磷作为对照，四次重复，随机区组排列。磷浓度的设 定与矿区土壤的速效磷含量相近。取样时间为为8周和12周后，与野外筛选试验的时间一 致，对植物体内不同时期的磷含量及其生理生化特征(超氧化物歧化酶(SOD)，过氧化物酶 (POD)，过氧化氢酶(CAT)，脂质过氧化产物(MDA))进行了分析。结果表明生长8周后，水蓼叶片磷含量随着土壤磷浓度的增加而显著增加，其叶 片磷含量为3. 15-5. 42g kg_i(DW)。随着生育期延长，水蓼的生物量均呈增加趋势，生长12 周后，在50mg P kg—1时，其生物量含量达最大值。而水蓼地上部磷累积量急剧增加，为对照 的3-5倍。水蓼的地上部磷含量没有达到8. 54g kg、由于盆栽试验土壤的全磷含量仅为 矿区土壤全磷含量的1%，土壤不能源源不断的为植物提供可吸收磷素，导致植物地上部磷含量不如黑麦草地上部磷含量高，但水蓼可作为潜在的磷修复植物。
植物在正常条件下，细胞内活性氧的产生和清除处于动态平衡状态，自由基水平 低，不会伤害细胞，而逆境胁迫如水分胁迫、盐胁迫、紫外损伤、病原菌入侵等，可能打破这 个平衡，导致自由基的过量积累。过量自由基的毒害之一是引发或加剧膜脂过氧化作用， 造成细胞膜系统损伤，干扰植物细胞的光合、呼吸及其它代谢过程，严重时会导致植物细胞 死亡。为了避免氧化胁迫，植物体自身具有一套抗氧化酶系统来消除多余的活性氧。SOD、 CAT和POD是该酶系统的重要成员，SOD能够把超氧阴离子自由基(02_)分解成O2和H2O2， CAT能够进一步把H2O降解成H2O和02。POD也具有清除H2O2的功能，还能把逆境下形成的 一些有毒物质氧化成无毒物质，从而起到对植物体的保护作用。MDA是膜脂过氧化反应的重 要产物。MDA能与蛋白质、核酸、氨基酸等活性物质交联，形成不溶性化合物(脂褐素)沉 积，干扰细胞正常的生命活动，是对细胞生命活动极有害的基团，故被广泛用作衡量膜脂过 氧化的指标。本项研究结果表明，水蓼叶片SOD、POD和CAT酶活性随着土壤磷浓度的增加 而增加，在IOOmg P kg-1时，POD活性达最大值，在200mg P kg-1时，SOD和CAT活性达最大 值，而MDA含量随着磷浓度的增加而减小，说明水蓼由于长期生长在磷矿环境中，对土壤磷 的忍耐力较强，具有较强的抗氧化损伤能力和对膜损伤自我修复能力。因此，在高浓度磷的 生长环境中，由于其具有较强的抗逆机制，在环境修复中具有明显的优势。
权利要求
一种修复磷污染土壤的方法，其特征在于在磷污染的土壤中种植水蓼。
2.根据权利要求1所述的一种修复磷污染土壤的方法，其特征在于将所叙述的水蓼 进行直接栽植或将其种子直播生长。
3.根据权利要求1所述的一种修复磷污染土壤的方法，其特征在于对栽种的水蓼进 行定期留茬收割植物的地上部分。
全文摘要
本发明涉及磷污染的生物修复方法，具体为一种修复磷污染土壤的方法。一种修复磷污染土壤的方法，在磷污染的土壤中种植水蓼；将所叙述的水蓼进行直接栽植或将其种子直播生长；对栽种的水蓼进行定期留茬收割植物的地上部分。本发明利用水蓼对磷的富集特性，将其种植于土壤中，吸收积累土壤中的磷，并将其大部分转运到地上部分，以达到修复土壤磷污染的目的。由于水蓼生命力旺盛，易成活，在其生长过程中不需要进行特殊管理，因而成本很低、可操作性强。同时，水蓼还具有治痧秽腹痛、吐泻转筋、泄泻、痢疾、风湿、脚气、痈肿、疥癣、跌打损伤等方面中药功效，可以充分合理的利用资源，一物多用。
文档编号B09C1/00GK101934287SQ201010207510
公开日2011年1月5日 申请日期2010年6月23日 优先权日2010年6月23日
发明者余海英, 张锡洲, 李廷轩, 王永东, 郑子成, 黄霞 申请人:四川农业大学