專利名稱：水麻在修復土壤重金屬鎘污染中的應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及環(huán)境中重金屬污染的植物修復技術(shù)領(lǐng)域，具體地說是利用一種蕁麻科植物水麻，水麻在在修復土壤重金屬鎘污染中的應用。
背景技術(shù)：
環(huán)境中鎘重金屬污染具有隱蔽性、長期性和不可逆性等特點，其污染物在介質(zhì)中移動性差、滯留時間長、不能被微生物降解，還可經(jīng)食物鏈傳遞等途徑最終將影響人類健康，造成不可估量的影響。利用重金屬富集植物或超富集植物(hyperaccumulator)進行植物修復是當今環(huán)境科學的研究熱點之一，在修復重金屬土壤污染中顯示了極大的潛力，它具有投資少、效率高，且不造成二次污染等多種特性。富集植物或超積累植物大都以群落方式聚集于野外， 主要在礦山區(qū)、成礦作用帶、富含金屬元素巖石風化而成土壤上。因此，對廢棄的礦山或金屬礦露頭上自然生長的植物進行調(diào)查是尋找富集植物或超積累植物的有效途徑之一。目前已開發(fā)出可用于修復土壤重金屬Cd污染的植物主要包括印度芥菜、寶山堇菜、蒲公英、龍葵、小白酒花、東南景天等，它們對鎘單一及復合污染均有較強的耐性和積累能力。但是目前發(fā)現(xiàn)的大多數(shù)鎘富集植物多為草本植物，且生長緩慢、植株矮小、地上部生物量小，在實際應用中受到限制等。因此，尋找其他鎘富集植物以克服現(xiàn)有修復植物生長緩慢、植株矮小的缺點，培育出生長迅速、植株高、生物量大的品種，是鎘污染土壤植物修復技術(shù)亟待解決的問題。與此同時，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，土壤鎘污染呈加重的態(tài)勢，尤其是農(nóng)業(yè)土壤鎘污染狀況令人擔憂。而目前可用于鎘污染土壤修復的植物品種資源難以滿足實際需要，急待進一步研究和擴大可用資源。另外，地球上植物資源相當豐富，要確定哪些植物是否對鎘具有相應的富集特性，需要花費大量人力、物力和財力，也未必就能篩選出符合需要的植物品種，從而制約了植物修復的效率及應用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明人在從事重金屬污染修復的研究工作中，在發(fā)現(xiàn)禿瘡花、野茼蒿等重金屬富集植物(見中國專利ZL 20061002266 9. 6及中國專利申請200810045743. 5)之后，再次發(fā)現(xiàn)蕁麻科水麻屬植物水麻(拉丁名為Debregeasia orientalis C. J. Chen)，對土壤環(huán)境中的鎘重金屬具有顯著的富集特性。因此，本發(fā)明的目的就是針對上述可用于土壤重金屬污染生物修復的植物品種資源不足的問題，提供水麻在在修復土壤重金屬鎘污染中的應用。為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
水麻在修復土壤重金屬鎘污染中的應用，將水麻種植于重金屬鎘污染的土壤中，對重金屬鎘污染的土壤進行修復。所述的水麻的種植方法為直接移栽，直接移栽于重金屬鎘污染的土壤中。
所述的水麻的種植方法為播種，將水麻種子直播種植于重金屬鎘污染的土壤中。所述的水麻栽種時需定期進行剪枝收割，留樁發(fā)枝，并對其收割枝條后進行灰化處理，提取重金屬。水麻的生命力非常旺盛，易于成活，可進行直接移栽、扦插或?qū)⒎N子直播生長；在自然條件下即可存活，在其整個生長過程中不需要進行特殊管理。且同常規(guī)修復所用的草本植物相比，其自然繁殖生長快速、生物量大，屬于多年生灌木植物，可留樁發(fā)枝，不需每年栽種。作為優(yōu)選，水麻應用種植步驟為
幼苗準備(1)采用直接移栽方式，自然條件下，將采集到的蕁麻科水麻屬植物水麻 (Debregeasiaorientalis C. J. Chen)幼苗直接移栽于有鎘重金屬污染的土壤當中。(2) 采用扦插移栽方式，自然條件下，扦插蕁麻科水麻屬植物水麻(Debregeasia orientalis C. J. Chen)枝條，每枝枝長約7-lOcm，待枝條長根后，移栽于有鎘重金屬污染的土壤當中。(3)采用自然條件下種子直播方式，將采集到的蕁麻科水麻屬植物水麻(Debregeasia orientalis C. J. Chen)種子直接播種于有鎘重金屬污染的土壤當中。2.日常管理植物栽培期，根據(jù)土壤水分實際情況不定期澆水確保土壤水分保持在田間持水量的80%左右。3.收割處理90天后留樁收割植物的地上部分，并對收割的地上部分進行灰化處理，留樁部分可繼續(xù)發(fā)枝，不需每年栽種。待地上部分形成一定生物量時進行定期收割，并對收割的地上部分進行灰化處理，提取重金屬，能有效降低污染土壤中的Cd的含量，從而修復污染土壤。本發(fā)明中的水麻，為蕁麻科水麻屬多年生灌木植物(拉丁名為ite力re^^sia orientalis C. J. Chen)，經(jīng)試驗研究，證明其主要對鎘(Cd)等重金屬具有富集特性。本發(fā)明充分利用了水麻對Cd等重金屬的富集特性，將其幼苗移栽或?qū)⑵浞N子直播至被重金屬污染的土壤中，吸收積累污染土壤中的Cd等重金屬，并將其大部分轉(zhuǎn)運到地上部分，降低土壤中Cd等的含量，待地上部分形成一定生物量時，可留樁收割進行連續(xù)提取重金屬， 從而達到減少污染土壤中Cd含量的目的。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是
發(fā)明人通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，水麻對鎘等重金屬具有顯著的富集特性。本發(fā)明正是利用水麻對鎘等重金屬的這種富集特性，將其種植于土壤中，可吸收積累鎘等重金屬，并將其大部分轉(zhuǎn)運到地上部分，通過對定期收割的地上部分進行灰化處理，以達到修復污染土壤的目的。由于水麻的生命力非常旺盛，易于成活，且其自然繁殖生長快速，在其整個生長過程中均不需要進行特殊管理，水麻屬多年生灌木植物，可留樁發(fā)枝，因而成本較低、可操作性強；同時也為土壤中重金屬污染的植物修復開發(fā)了新的植物資源品種，為植物修復技術(shù)的深入發(fā)展帶來了新的進步和發(fā)展空間。并且，水麻屬于綠色灌木植物，對污染土壤還有綠化覆蓋，減少水土流失和重金屬污染擴散的功能。


圖1為本發(fā)明實施例中不同Cd濃度處理條件下水麻地上部生物量。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施例。實施例1盆栽濃度梯度試驗
試驗地點設(shè)在四川農(nóng)業(yè)大學教學科研農(nóng)場土壤肥料試驗站。采用盆栽模擬土壤重金屬污染的方法，將蕁麻科水麻屬植物水麻Otefo^^^sia oriental is C. J. Chen)幼苗移栽于投加梯度濃度重金屬鎘污染過的盆栽土壤中。本試驗于5月開始，移栽水麻幼苗為采自四川省雅安市石棉縣石棉礦區(qū)的幼苗，每盆3棵，3次重復。試驗共設(shè)5個處理，分別為CK (不投加Cd)和4個不同投加濃度試驗，投加濃度為5 mg kg—1 (Tl),30 mg kg—1 (T2)、60 mg kg—1 (T3)和 90 mg kg—1 (T4)，投加的重金屬形態(tài)為 CdCl2 · 2. 5Η20，為分析純試劑，以固態(tài)加入到土壤中，充分混勻，平衡四周后待用。植物于網(wǎng)室內(nèi)栽培，根據(jù)土壤水分實際情況不定期澆水確保土壤水分保持在田間持水量的80%左右。90天后留樁收割植物的地上部分，測定成熟水麻地上部分對重金屬Cd的累積量、富集系數(shù)和遷移系數(shù)，并對收割的地上部分進行灰化處理。試驗結(jié)果如下
圖1為不同Cd濃度下水麻地上部生物量。最小顯著差數(shù)法差異顯著性分析顯示，Cd 投加濃度為5 mg kg—1的處理中，地上部生物量與對照相比，顯著上升(/X0. 05)，在較高的 Cd污染處理水平下，即投加濃度為30、60mg kg—1時，地上部生物量與對照相比，無顯著性差異(/^0. 05)，但其生物量都比對照高，表明水麻耐性強。但在Cd投加濃度為90 mg kg—1時， 地上部生物量比對照低，說明水麻有較強的耐性，但還是有一定限度，在Cd濃度大于90 mg kg"1以后，植物的生長會受到抑制，但與對照差異不顯著0°>0. 05)。植物體內(nèi)Cd累積量測定結(jié)果表明(表1 )，土壤中鎘投加濃度在CK T4濃度時，水麻地上部均大于0. 5，且在CK、T2和T3濃度時轉(zhuǎn)移系數(shù)大于1，水麻地上部富集系數(shù)除在T3 濃度時為0.95，在其他濃度時其富集系數(shù)均大于1。在土壤中投加濃度為30和60 mg kg—1 時，植株地上部累積量大于1000 μ g，且植株地上部分鎘的累積量在Tl T3濃度時隨投加濃度的增高而增高。表1.不同處理濃度下水麻對鎘的富集特征
處理根莖葉地上部TFDfF(H/株)(μ-g/株)(Ag/株〉(Hg/株〉CK19,4116, 0424,8340,872,56Ir 91Tl346, 38156,6129,53186,440,5 DUlT2497.97979.17140.581119, 751, 311,4913931. 32973,14187.511160.651, 0095T41497,90559. 21204,48763. 69ο. m1- 34
TF為轉(zhuǎn)移系數(shù)，BCF為富集系數(shù)
綜合水麻對鎘的耐性和富集特征來看，水麻對Cd污染土壤具有較強的修復能力，并且水麻屬于綠色灌木植物，對污染土壤還有綠化覆蓋，減少水土流失和重金屬污染擴散的功能。
權(quán)利要求
1.水麻在修復土壤重金屬鎘污染中的應用，其特征在于將水麻種植于重金屬鎘污染的土壤中，對重金屬鎘污染的土壤進行修復。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水麻在修復土壤重金屬鎘污染中的應用，其特征在于所述的水麻的種植方法為直接移栽，直接移栽于重金屬鎘污染的土壤中。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水麻在修復土壤重金屬鎘污染中的應用，其特征在于所述的水麻的種植方法為播種，將水麻種子直播種植于重金屬鎘污染的土壤中。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水麻在修復土壤重金屬鎘污染中的應用，其特征在于所述的水麻栽種時需定期進行剪枝收割，留樁發(fā)枝，并對其收割枝條后進行灰化處理，提取重金 jM ο
全文摘要
本發(fā)明涉及重金屬污染土壤的植物修復技術(shù)，公開了一種蕁麻科植物在修復鎘污染土壤中的應用，具體為水麻在修復土壤重金屬鎘污染中的應用，將其種植于重金屬污染的土壤中即可。利用水麻對鎘的富集特性，將其種植于鎘污染土壤中，可吸收積累鎘重金屬，并將其大部分轉(zhuǎn)運到地上部分，通過最后收割植物地上部分進行灰化處理，提取重金屬，以達到修復鎘污染土壤的目的。在其生長過程中不需要進行特殊管理并且可以留樁發(fā)枝，因而成本較低、可操作性強；同時也為土壤中重金屬污染的植物修復開發(fā)了新的植物資源品種，為植物修復技術(shù)的深入發(fā)展帶來了新的進步和發(fā)展空間。
文檔編號B09C1/10GK102172607SQ20111002541
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月24日
發(fā)明者張世熔, 徐小遜, 李云, 李婷, 穆彥彤, 賈永霞, 陳強, 龔國淑 申請人:四川農(nóng)業(yè)大學, 張世熔, 徐小遜, 李云, 李婷, 穆彥彤, 賈永霞, 陳強, 龔國淑