一种利用八宝景天修复镉污染农田的方法
【专利摘要】本发明提供了一种利用八宝景天修复镉污染农田土壤的方法，包括在镉污染土壤上扦插种植八宝景天，通过八宝景天的根系大量吸收所述镉污染土壤中的镉并将其转移至地上部分积累；当八宝景天地上部分长至30~50cm时可进行刈割，刈割需保留八宝景天地上部分4~5cm，将八宝景天地上部分移走，以移除污染土壤中的镉；而八宝景天剩余部分可继续生长并继续吸收土壤中的镉，待其长至30~50cm时可进行二次刈割，可持续降低土壤中的镉含量。利用八宝景天修复镉污染土壤具有易操作、管理简单、费用低廉、镉移除效率高、修复效果好等优点，同时八宝景天是一种观赏植物，在修复污染土壤的同时可以起到美化环境的作用，且具有一定的经济价值。
【专利说明】
一种利用八宝景天修复镉污染农田的方法
技术领域
[0001]本发明属于环境污染治理技术领域，涉及一种土壤中重金属污染的植物修复技术，特别是一种利用景天科植物八宝景天修复镉污染农田的方法。
【背景技术】
[0002]土壤是人类赖以生存的自然环境和农业生产的重要资源，土壤环境健康事关农产品质量和人体健康。近年来，土壤重金属污染已成为全球面临的严重的环境问题。目前，我国农田土壤受重金属污染严重，根据全国首次土壤污染状况调查结果显示，我国耕地土壤点位超标率为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%;而从污染物超标情况来看，重金属镉点位超标率为7.0%。现在我国受重金属污染的农田土壤约2500万公顷，每年被重金属污染的粮食多达1200万吨，造成的直接经济损失超过100亿元。
[0003]镉污染土壤的传统治理方式主要有工程治理措施和物理化学修复方法，物理修复技术主要通过改土法、玻璃化法、电动法和热解吸法等来修复土壤;化学修复技术主要包括化学固化法、化学淋洗法等，然而其往往有成本高昂、对环境扰动大和可能造成二次污染等弊端。近年来，利用植物修复技术原位治理土壤重金属污染领域已逐渐成为主流，植物修复技术具有修复成本较低、对环境扰动小、无二次污染和可持续性等优势，同时兼有美化环境的作用，这些优势是工程治理措施和物理化学修复方法所不具备的。
[0004]在植物修复技术中，利用超富集植物吸收污染土壤中的重金属镉是较为常见的技术，然而目前发现的超富集植物通常有对土壤气候适应能力差、生长缓慢、生物量小等问题，限制了其修复效率和推广价值，成为植物修复技术中亟待突破的瓶颈。因此，寻求适应能力强、生物量大、生长周期短、对重金属富集能力强、修复效率高的植物，成为本领域的研究重点。
【发明内容】
[0005]本发明旨在提出一种利用景天科植物八宝景天修复镉污染农田的方法，通过在镉污染土壤上扦插种植八宝景天，利用八宝景天的根系大量吸收土壤中的重金属镉，从而修复农田土壤的镉污染。
[0006]为了解决上述技术问题，本发明的技术方案为:
一种利用八宝景天修复镉污染农田的方法，包括:在镉污染土壤上扦插种植八宝景天，通过八宝景天的根系大量吸收所述镉污染土壤中的镉并将其转移至地上部分积累；当八宝景天地上部分长至30?50cm时可进行刈割，刘割需保留八宝景天地上部分4?5cm，将八宝景天地上部分从镉污染土壤上移走，以移除污染土壤中的镉;而八宝景天剩余部分可继续生长并继续吸收土壤中的镉，当其长到30?50cm时进行第二次刈割，可持续降低土壤中的镉含量。收获的八宝景天地上部，可以将其送至专属场所集中并做无害化处理。八宝景天为多年生草本，于越冬前将八宝景天地上部剪至10cm，并灌入冬水，次年四月补浇水，八宝景天可继续生长并重复上一年的操作。
[0007]本发明提出的利用八宝景天修复镉污染农田的方法，通过将八宝景天扦插到镉污染的农田土壤中，八宝景天在土壤中快速成活生长，7天左右即可生根，利用其对土壤中重金属镉的富集能力，通过根系吸收污染土壤中的镉并转移至地上部，已达到减少土壤中重金属镉的含量，修复镉污染农田土壤的目的。
[0008]本发明技术方案中所用的八宝景天具有耐旱、耐寒、耐瘠薄、适应能力强、生长快速、生物量大等特性，且对土壤中重金属镉具有较强的富集能力，利用八宝景天修复镉污染农田土壤还具有投入成本低、管理粗放、冬季可防止土壤裸露等特点，同时由于花色艳丽，花期较长，具有较好的观赏价值和经济效益，因此其修复潜力和推广应用的前景广阔。
【附图说明】
[0009]图1为本发明实施例利用八宝景天治理镉污染农田土壤修复方法的流程图；
图2为河南中度镉污染农田的土壤中镉含量和种植30天后八宝景天地上部镉含量对比图；
图3为广西轻度镉污染农田的土壤中镉含量和种植30天后八宝景天地上部镉含量对比图；
图4为云南重度镉污染农田的土壤中镉含量和种植15天后八宝景天地上部镉含量对比图。
【具体实施方式】
[0010]以下结合附图通过实施例对本发明做进一步说明，以便更好地理解本发明。
[0011]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0012]考虑到【背景技术】部分所述的技术问题，有必要筛选一种适应能力强、生物量大、生长周期短且对重金属富集能力强的植物，这不仅有利于镉污染农田土壤的修复治理，同时有利于提高植物修复效率，减少修复年限，使农田资源尽快回归正常使用。
[0013]发明人注意到，八宝景天为景天科、景天属多年生肉质草本植物，地下莖肥厚，地上茎簇生，粗壮而直立，全株成灰绿色，株高30?50cm，叶轮生或对生，倒卵形，肉质，具波状齿。伞房花序密集如平头状，花序径10?13cm，花为淡粉色，也有白色、紫红色、玫红色品种，为景天科中花色最为艳丽的种类。八宝景天性喜强光、干燥、通风良好的环境，亦耐轻度蔽阴，能耐?20°C的低温;不择土壤，要求排水良好，耐贫瘠和干旱，忌雨涝积水。植株强健，管理粗放。性耐寒，华东及华北露地均可越冬，地上部分冬季枯萎。
[0014]本实施例是利用一种景天科植物修复镉污染土壤，具体的则是利用八宝景天修复镉污染农田土壤的方法。
[0015]图1示出根据本发明实施例利用八宝景天修复镉污染农田土壤的方法流程图。该方法通过如下步骤完成:
S1:于清明时节即四月初，将生长至1cm左右的八宝景天母株顺自然纹理分成3~5芽每份，分好的植株按20 X 20cm的种植密度种植于锦污染的农田土壤中，种植深度为5cm；
S2:八宝景天迅速生根，通过根系吸收土壤中的镉并转移至地上部，待其株高达到30?50cm时，从地上部分4?5cm处进行第一次刘割，收获的地上部分执行步骤S4操作；
S3:步骤S2刈割后，剩余地上部会继续生长并吸收土壤中的镉，待其长至40cm左右时，按照步骤S2的方法进行第二次刈割，收获的地上部分执行步骤S4操作；
S4:对收获的八宝景天地上部分送至专属场所集中做无害化处理；
在经过上述SI至S4四个步骤后，还可以进行额外的步骤:于越冬前将刈割后继续生长的八宝景的地上部分剪至10cm，并灌入冬水，次年四月补浇水，使八宝景天次年继续生长，重复上一年的操作。
[0016]以下通过实施例对本发明做进一步说明。
[0017]实施例采用盆栽模拟试验方法，选取河南中度镉污染农田(HN)、广西轻度镉污染农田(GX)和云南重度镉污染农田(YN)三种O?20cm耕层土壤，将其自然风干、捣碎、剔除杂物，过5mm筛，首先测定其土壤中重金属镉的含量。然后称取Ikg 土壤装入直径与高分别为19cm X 16cm的塑料盆中，加水饶透。将1cm高的八宝景天幼苗母株按照自然纹理分成3芽移栽到塑料盆中，根据缺水情况，不定期浇水，保证土壤湿润但不渍水。每种土壤设3个重复。
[0018]待河南中度镉污染农田(HN)和广西轻度镉污染农田(GX) 土壤种植一月后，云南重度镉污染农田(YN)土壤种植15天后，收获地上部分，用去离子水冲洗干净、烘干并粉碎过100目。植物样用硝酸一高氯酸消解法进行消解，用石墨炉AAS法测定镉含量。
[0019]图2为河南中度镉污染农田的土壤中镉含量和种植30天后八宝景天地上部镉含量，由图可知，河南中度镉污染农田土壤中镉的含量为1.95mg/kg，种植30天后八宝景天地上部的镉含量达到4.49mg/kg。
[0020]图3为广西轻度镉污染农田的土壤中镉含量和种植30天后八宝景天地上部镉含量，由图可知，广西轻度镉污染农田土壤中镉的含量为1.06mg/kg，种植30天后八宝景天地上部的镉含量达到1.12mg/kg。
[0021]图4为云南重度镉污染农田的土壤中镉含量和种植15天后八宝景天地上部镉含量，云南重度镉污染农田土壤中镉的含量为97.97mg/kg，种植15天后八宝景天地上部的镉含量达到20.15mg/kg。
[0022]同时，本实施例通过重金属富集系数来表征八宝景天对不同镉污染土壤中镉的富集能力，生物富集系数，又称生物富集因子(B1-Concentrat1n Factor, BCF)，其可以反映植物对土壤中重金属的富集特征，富集系数大于I是判断超富集植物的标准之一，重金属富集系数可以通过以下公式计算:
重金属富集系数=植物体内重金属含量/ 土壤中重金属含量
计算可知，在河南度镉污染农田的土壤中种植30天后，八宝景天富集系数为2.30;在广西轻度镉污染农田的土壤中种植30天后，八宝景天富集系数为1.05;在云南重度镉污染农田的土壤中种植15天后，八宝景天富集系数为0.21ο
[0023]以上实施例说明，八宝景天在河南中度镉污染农田土壤中的富集系数最高，在云南重度镉污染农田土壤中地上部吸收镉的含量最大，而在广西轻度镉污染农田土壤中其富集系数也超过了I，表现出了较强的富集能力和较好的修复效果。
[0024]而因八宝景天所具有的耐旱、耐寒、耐瘠薄、适应能力强和生长快速，使其能够在更为广泛的地域栽培，粗放管理则使其易于推广。而大量的生物量、多次刈割、持续吸收土壤中的重金属镉，可以更高效的修复镉污染土壤。同时八宝景天作为观赏植物，常被用作花坛建设和地被植物，使镉污染农田在利用八宝景天修复的期间，也可以产生一定的经济价值。因此，八宝景天用作镉污染土壤的植物修复具有广阔的应用前景。
[0025]以上所述，仅为本发明中的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可理解想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。
[0026]应理解，上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于供本领域技术人员了解本发明的内容并据以实施，并非【具体实施方式】的穷举，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
【主权项】
1.一种利用八宝景天修复镉污染农田的方法，其特征在于，包括如下步骤: 将八宝景天幼苗移栽至镉污染的土壤中生长，八宝景天通过生长出的根系吸收污染土壤中的重金属镉并转移至地上部;定期刈割收获吸收了重金属镉的八宝景天地上部分。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:收获所述八宝景天的地上部后，将其做无害化处理。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:八宝景天幼苗移栽于清明时节进行，将生长至1cm左右的八宝景天母株顺自然纹理分成3-5芽每份，分好的植株按20 X 20cm的种植密度种植于镉污染的农田土壤中，种植深度为5cm。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:八宝景天幼苗移栽到镉污染土壤中后，在缓苗期间浇水保证土壤湿润并避免渍水。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:所述刈割分为两次，当八宝景天地上部分株高为30?50cm时，进行第一次刈割，根茬部分继续生长，待其地上部分株高再次达到30?50cm时进行第二次刈割。6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:刘割时保留八宝景天地上部分4?5cm。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于:于入冬前将八宝景天地上部分主茎剪至留1cm,再灌入冻水，并于次年春季四月补浇水。8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述无害化处理包括焚烧或压缩后填埋。
【文档编号】B09C1/00GK105834203SQ201610327271
【公开日】2016年8月10日
【申请日】2016年5月17日
【发明人】雷梅, 杨俊兴, 万小铭, 赵惠恩, 郭俊梅, 吴彬艳, 顾松圃
【申请人】中国科学院地理科学与资源研究所