一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法

1.本发明涉及一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，适用于cd污染土壤的修复，兼顾土壤cd污染修复和蔬菜生产，有着良好的环境和经济效益。


背景技术：

2.重金属(heavy metals)是具有毒性、不可生物降解、易在土壤介质中富集的一类无机环境激素。人类活动的长期干扰是导致土壤重金属富集的主要原因，全国土壤污染状况调查公报指出，我国土壤环境状况总体不容乐观，特别是耕地土壤环境质量堪忧，点位超标率高达19.4％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为13.7％、2.8％、1.8％和1.1％，重金属cd污染问题尤为突出。cd具有较强的毒性，低浓度就能够对植物和人体产生危害，土壤cd污染不仅引起土壤的组成、结构和功能的变化，还能抑制农作物根系生长和光合作用，致使作物减产甚至绝收，更为严重的是重金属cd可通过食物链迁移到动物或人体内，对人体健康构成严重威胁。
3.植物修复(phytoremediation)是利用植物来转移、富集或转化环境污染物使其对生态环境或人体健康无害，近些年令公众广泛认可的一项成本低、高效、生态友好型的新型原位污染修复技术，在修复重金属污染方面有着显著优势。随着人口的增加，人类活动对土壤的干扰不断加强，土壤cd含量持续增加，为保障土地资源的可持续利用以及满足人口增加对农产品需求的增长，迫切需要兼顾有土壤cd污染修复和蔬菜生产能力的土壤生物修复方法，以中和/修复人类活动引发的土壤cd污染问题。基于以上情况，本发明提出一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，能够有效提高土壤cd污染的修复效果，且具有投资少、操作方便等优点，且能够兼顾土壤cd污染修复和蔬菜生产，有着良好的环境和经济效益。


技术实现要素：

4.本发明公开了一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，所要解决的技术问题是通过蔬菜间作对土壤cd污染进行修复，同时保持蔬菜安全生产能力。
5.本发明技术方案如下：
6.一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，采用对角线间作方法在cd污染土壤中分别种植不同种叶菜，生长40-50天后进行拔除，兼顾土壤cd污染修复和蔬菜生产。
7.上述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，所述的重金属为cd。
8.上述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，所述的cd污染土壤cd含量≤
9.4.9mg/kg。
10.上述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，所述的对角线间作方法为同种蔬菜种植在对角线位置，两种蔬菜交叉种植，四棵植物为一组，组间与组内的相邻植株距离均为10-15cm。
11.上述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，所述的不同种蔬菜分别为菠菜和小白菜。
12.上述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，所述的拔除后的蔬菜可安全食用(参照食品安全国家标准gb 2762—2012)。
13.本发明的技术方案主要基于以下原理：
14.(1)重金属cd是一类具有毒性，无法被生物降解，能够在土壤介质中富集，并通过食物链不断在生物体内富集，进而威胁人体健康。
15.(2)居民摄入过多的cd对人体健康产生危害，食品安全国家标准(gb 2762-2012)中给出了叶菜蔬菜的cd限量(《0.2mg/kg)。
16.(3)菠菜与小白菜具有吸收累积土壤中cd的能力。
17.(4)在根系分泌物、竞争吸附等作用下小白菜显著提高了菠菜对cd的富集能力。
18.本发明的优点在于：通过对角线间作菠菜与小白菜有效提高了菠菜对土壤镉污染的生物修复效果，具有投资少、操作方便等优点，且能够兼顾土壤cd污染修复和蔬菜生产，有着良好的环境、社会和经济效益。
附图说明
19.下面结合附图对本发明进一步说明。
20.图1是菠菜与小白菜的对角线种植方式。
21.图2是不同cd污染土壤中单一种植与对角线间作模式下菠菜的cd含量水平。
22.图3是不同cd污染土壤中单一种植与对角线间作模式下小白菜的cd含量水平。
具体实施方式
23.下面结合附图与具体实施例进一步说明本发明。
24.实施例1
25.采用盆栽试验，种植盆为直径20.5cm，高17cm塑料盆，供试土壤来自德惠市米沙子乡中国科学院东北地理与农业生态研究所黑土农业试验示范基地，平铺在塑料薄膜上风干，压碎，剔除其中的根系及石块，过2mm筛。cd污染土壤通过人工外源添加cd(no3)2·
4h2o配制而成，加水使得含水量为田间持水量的60％。保持2周后，根据不同处理进行播种(见表1)，处理1播入菠菜菜种，处理2播入小白菜菜种，处理3将种植盆均分为四部分，对角线区域播入同种菜种，每个区域播入4粒，出苗2至3片时进行间苗，每个区域留苗1株，其它处理每盆留苗4株。试验过程中所有种植盆均采用统一水肥管理，生长40-50天后进行连根拔除，然后进行清洗(蒸馏水与去离子水)、晾晒、称重、烘干、粉碎、消煮、cd含量测定等处理。
26.表1盆栽的不同处理方式
[0027][0028]
检测结果如图2与图3所示。
[0029]
单一种植菠菜的修复效果：随着土壤中cd含量的增加菠菜植株体内cd含量不断增
加，变化范围为0.002-0.059mg/kg，均低于食品安全国家标准(图2)，仍可安全食用。
[0030]
单一种植小白菜的修复效果：随着土壤中cd含量的增加小白菜植株体内cd含量不断增加，变化范围为0.003-0.043mg/kg，均低于食品安全国家标准(图3)，仍可安全食用。
[0031]
对角线间作菠菜与小白菜的修复效果：对角线间作菠菜与小白菜后，菠菜植株体内的cd含量显著增加，cd1土壤中菠菜的cd累积浓度提升到单一种植的1.5倍，cd2土壤中菠菜的cd累积浓度提升到单一种植的2.6倍，cd3土壤中菠菜的cd累积浓度提升到单一种植的2.3倍，cd4土壤中菠菜的cd累积浓度提升到单一种植的1.8倍，cd5土壤中菠菜的cd累积浓度提升到单一种植的1.4倍，均低于食品安全国家标准(图2)，仍可安全食用。对角线间作后小白菜植株体内的cd含量未呈现明显差异，均低于食品安全国家标准(图3)，仍可安全食用。
[0032]
与单一种植比较，对角线间作显著提高了菠菜对土壤镉污染的生物修复效果，小白菜的修复效果没有显著差异。同时，在cd含量不高于4.9mg/kg的土壤中进行对角线间作后，菠菜与小白菜植株体内cd含量均低于食品安全国家标准。因此，所述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法不仅具有土壤cd污染修复能力，还兼顾蔬菜生产，有着良好的环境、社会和经济效益。


技术特征：
1.一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，其特征在于：采用对角线间作方法在cd污染土壤中分别种植不同种叶菜，生长40-50天后进行拔除，兼顾土壤cd污染修复和蔬菜生产。2.根据权利要求1所述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，其特征在于，所述的重金属为cd。3.根据权利要求1所述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，其特征在于，所述的cd污染土壤cd含量≤4.9mg/kg。4.根据权利要求1所述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，其特征在于，所述的对角线间作方法为同种蔬菜种植在对角线位置，两种蔬菜交叉种植，四棵植物为一组，组间与组内的相邻植株距离均为10-15cm。5.根据权利要求1所述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，其特征在于，所述的不同种蔬菜分别为菠菜和小白菜。6.根据权利要求1所述的一种提高土壤镉污染生物修复效果的间作方法，其特征在于，所述的拔除后的蔬菜可安全食用(参照食品安全国家标准gb 2762—2012)。

技术总结
本发明公开了一种提高土壤镉(Cd)污染生物修复效果的间作方法，属于土壤重金属污染修复领域。本发明采用的技术方案：采用对角线间作的方式在Cd污染土壤中播种菠菜与小白菜种子，每组4穴，对角线两穴种植同种植物，然后进行水肥管理，出苗2至3片叶时进行间苗，每穴留苗1株，即每组共留苗4株，菠菜与小白菜各两株，株距10-15cm。正常进行水肥管理，生长40-50天后进行拔除，收获的可食部分仍处于安全食用水平(参照食品安全国家标准GB 2762—2012)，可正常食用。本间作方法能够有效提高土壤Cd污染的修复效果，且具有投资少、操作方便等优点，且能够兼顾土壤Cd污染修复和蔬菜生产，有着良好的环境和经济效益。的环境和经济效益。的环境和经济效益。


技术研发人员：刘强 于放 范春楠
受保护的技术使用者：北华大学
技术研发日：2021.07.14
技术公布日：2023/1/16