凤尾鸡冠在修复镉污染土壤中的应用

本发明涉及凤尾鸡冠在修复镉污染土壤中的应用，属于植物修复污染土壤领域。

背景技术：

土壤重金属污染已成为制约农业可持续发展、危害人类健康和食品安全的重要因素。由于cd迁移性大、毒性高和污染的广泛性，cd已成为我国优先控制的污染物之一。cd在土壤中不断积累对人体健康存在严重风险，修复cd污染土壤的方式有很多，与物理、化学等传统土壤污染治理技术相比，植物修复技术因成本低、能保持土壤肥力、无二次污染等优点，具有广阔的应用前景。目前全球已发现的重金属超富集植物，如蜈蚣草、紫茉莉等大部分超富集植物因其不具备经济价值及观赏价值，在实际污染土壤中种植较少，农民接受程度较低。花卉作为重点开发的特色资源，在生态环境修复与重建中没有得到充分的利用。花卉类植物除具备一般植物的特点外,还有以下优势：花卉资源相当丰富、潜力巨大,这就使筛选工作有了坚实的基础；进行土壤修复的同时,能够美化环境,一举两得；花卉属观赏性植物,不会进入食物链,可减少对人体的危害；花卉能给农民带来经济价值；人类在长期的生产实践中积累了丰富的品种选育、花卉栽培以及病虫害防治等经验.由此可见,从花卉中筛选修复植物是完全可行的。

技术实现要素：

本发明提供了一种成本低、无二次污染、不影响土壤理化性质、且美化环境的修复镉污染土壤的方法，即凤尾鸡冠在修复镉污染土壤中的应用。

本发明通过下述技术方案实现：

（1）室内盆栽条件下，将cd(no3)².4h2o加入到土壤中混合均匀老化后得到四种浓度梯度的供试土壤，将鸡冠凤尾的幼苗移至装有人工配土的花盆中，定期浇水，观察植株的生长状况；

（2）收获的植株根、茎、叶、花分离，取出部分新鲜样本用于测定植物的生理生化指标，其余部分植物在100℃下杀青30分钟，再在70下烘干至恒重，土壤风干后研磨过筛。用hno3-h2o2和王水hclo4对植物和土壤样品消化后测定各处理的镉含量。

实验证明凤尾鸡冠在镉污染浓度为5mg.kg^-1、10mg.kg^-1时，生物量与对照组相比无显著变化，在达到25mg.kg^-1时，生物量明显下降，但植株无中毒现象出现，说明凤尾鸡冠对镉污染表现出较强的耐性；在不同浓度cd处理下，鸡冠凤尾体内cd积累量随土壤中cd含量增加而增加，在cd含量为5mg.kg^-1时，凤尾鸡冠富集系数大于1，转移系数小于1，随着cd投加量的增加，富集系数和转移系数均呈下降趋势。因此，综合凤尾鸡冠耐性和富集特征，凤尾鸡冠不属于cd超富集植物，是cd富集型植物，且在污染程度为5mg.kg^-1时修复效果较好。

附图说明

图1为不同浓度镉处理对凤尾鸡冠花生物量的影响，随着cd浓度增加凤尾鸡冠花生物量与株高呈现显著下降的趋势。当cd处理为5mg.kg^-1时，鸡冠花地上部与地下部的生物量与对照相比无显著变化，分别降低约7.89％和4.15％。cd投加量达到25mg.kg^-1时，地上部生物量与地下部生物量显著下降，地上部地下部分别下降约45.68％和29.87%，根系长度随着cd处理浓度的升高，先上升后下降，这说明低浓度的cd有促进根系生长的作用。但这种刺激受到浓度的限制，在25mg.kg^-1处理时，鸡冠凤尾花出现叶片萎缩现象，明显受到重金属伤害.这说明凤尾鸡冠花对人工配土所添加的cd元素有一定的耐受能力，但耐性有限。

不同浓度镉处理下凤尾鸡冠根、茎、叶、花各部位对镉的富集能力及茎、叶、花对镉的转运能力。在cd处理各水平下，凤尾鸡冠花地上部地下部cd富集量都显著大于对照。在cd处理浓度为5mg.kg^-1时富集系数大于1，随着cd浓度增加富集系数与转移系数下降。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。设置cd浓度梯度盆栽实验，具体步骤如下：

（1）实验设置四个处理，ck、t1（5mg.kg^-1）、t2（10mg.kg^-1）、t3（25mg.kg^-1），每个处理设置三个平行，共16盆，cd以cd(no3)2.4h2o的形式添加进土壤，充分混匀待平衡三个月后使用。

（2）温室育苗鸡冠凤尾，在幼苗长出4-5片叶片后移至上述处理的土壤中，每盆3kg土壤，花卉生长期间每隔三天浇水一次，使土壤中水分维持在65%左右，期间观察记录植物生长状况，待植株生物量达到最大值时收获。

（3）收获的植株根、茎、叶、花分离，取出部分新鲜样本用于测定植物的生理生化指标，其余部分植物在100℃下杀青30分钟，再在70下烘干至恒重，土壤风干后研磨过筛。用hno3-h2o2和王水hclo4对植物和土壤样品消化后测定各处理的镉含量。

技术特征：

1.设置cd浓度梯度盆栽实验，具体步骤如下：

（1）实验设置四个处理，ck、t1（5mg.kg^-1）、t2（10mg.kg^-1）、t3（25mg.kg^-1），每个处理设置三个平行，共16盆，cd以cd(no3)2.4h2o的形式添加进土壤，充分混匀待平衡三个月后使用；

（2）温室育苗鸡冠凤尾，在幼苗长出4-5片叶片后移至上述处理的土壤中，每盆3kg土壤，花卉生长期间每隔三天浇水一次，使土壤中水分维持在65%左右，期间观察记录植物生长状况，待植株生物量达到最大值时收获；

（3）收获的植株根、茎、叶、花分离，取出部分新鲜样本用于测定植物的生理生化指标；（4）其余部分植物在100℃下杀青30分钟，再在70下烘干至恒重，土壤风干后研磨过筛。

2.用hno3-h2o2和王水hclo4对植物和土壤样品消化后测定各处理的镉含量。

3.根据权利要求1所述凤尾鸡冠在修复cd污染土壤中的应用，其特征在于：在cd污染土壤中种植凤尾鸡冠，通过根系大量吸收土壤中的cd并转移到植株的地上部，当生物量达到最大值时将植株移走从而达到修复cd污染土壤的目的。

4.根据权利要求1所述凤尾鸡冠在修复cd污染土壤中的应用，其特征在于：设置的cd浓度梯度0mg.kg^-1、5mg.kg^-1、10mg.kg^-1、25mg.kg^-1包含了低、中、高三种类型cd污染情况。

5.根据权利要求1所述凤尾鸡冠在修复cd污染土壤中的应用，其特征在于：在用鸡冠凤尾修复cd污染土壤时可采用复种的方式，在第一茬成熟后将植株地上部移走进入花卉市场，重复上述操作，以达到修复cd污染土壤并实现经济价值的目的。

技术总结
本发明涉及苋科植物鸡冠凤尾花在修复Cd污染土壤中的应用。在Cd污染的土壤上种植生物量大、易繁殖、生命周期短的一年生观赏性花卉植物鸡冠凤尾，通过鸡冠凤尾大量吸收转移污染土壤中Cd。待植株生长成熟后，通过收获植株，移除土壤中重金属Cd元素，将收获得植株运至花卉市场售卖，种植新一茬鸡冠凤尾，重复上述操作，从而实现对镉污染土壤的修复。采用本发明植物修复Cd污染土壤不仅可以美化环境，而且在污染土壤种植后不会进入食物链，并且具有经济价值、不影响土壤理化性质等优点。

技术研发人员：曾和平;罗昱;王锦;冯凯萍
受保护的技术使用者：昆明理工大学
技术研发日：2020.11.23
技术公布日：2021.04.09