本發(fā)明屬于土壤污染治理與修復(fù)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種重金屬污染土壤的植物修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

土壤重金屬污染是指由于人類活動，導(dǎo)致土壤中的重金屬含量過高，通常是密度大于5g/m3，并對生態(tài)環(huán)境質(zhì)量產(chǎn)生不良的影響。常見對土壤造成污染的重金屬包括鉛、鋅、鎳、銅、鉻、鎘、汞等元素，其中鉛、鋅、鎘的污染最為常見。這三種元素是大氣降塵導(dǎo)致的土壤重金屬污染的主要污染源，也是各類礦山在采選、冶煉過程中通過粉塵和廢水等途徑排放出去的常見污染源。重金屬污染具有隱蔽性、不可逆性、長期性和后果嚴重性的特點。隨著工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展，土壤中重金屬含量逐年增加，其造成的污染也日益嚴重。防治土壤污染，保護有限的土壤資源，已成為突出的全球性問題。植物修復(fù)技術(shù)是指通過超富集植物的根系部分吸收固定重金屬元素，并轉(zhuǎn)移到地面部分，然后采用收割植物的方式去除土壤中重金屬元素。以蓖麻等能源植物為代表的植物修復(fù)技術(shù)是一種環(huán)境親和性修復(fù)技術(shù)，以其有效、非破壞、經(jīng)濟等特點，正成為土壤重金屬污染修復(fù)的主要手段之一。

蓖麻(拉丁學(xué)名：ricinuscommunisl.)，又名草麻、紅麻、八麻子等，是大戟科蓖麻屬雙子葉草本植物，是重要的能源植物。蓖麻性喜溫濕，抗旱抗逆性能強，有很強的耐鹽堿能力，且適種性好，可以在溫帶、熱帶和亞熱帶等地區(qū)生長。蓖麻在國內(nèi)分布范圍廣泛，自海南至黑龍江均有分布。蓖麻對包括鉛、鋅、鎘在內(nèi)的多種重金屬都有良好的耐受性。蓖麻根系發(fā)達(根深可達0.5～1米)，對重金屬有極強的吸收和積累作用，并隨著土壤重金屬含量的增加而增強，同時蓖麻具有將重金屬污染物從地下部轉(zhuǎn)運到地上部的能力，加之蓖麻根系發(fā)達(根深可達0.5～1米)，這些特征使蓖麻對高濃度的復(fù)合重金屬污染具有很高的耐性。在受復(fù)合重金屬污染的土壤中種植蓖麻，利用蓖麻對重金屬的優(yōu)勢富集作用，逐步減少土壤中的重金屬污染物含量。進行環(huán)境修復(fù)的同時，又解決了能源植物缺乏種植土地的難題，既有良好的生態(tài)效益，又有很高的社會經(jīng)濟價值。

目前，蓖麻用于土壤復(fù)合重金屬污染治理和修復(fù)的研究較少，尤其是在治理尾礦庫區(qū)域的土壤修復(fù)上還存在許多技術(shù)瓶頸及技術(shù)障礙：(1)蓖麻品種雖多，但真正在實際中用于土壤重金屬污染治理的蓖麻品種還不明確，申請人在研究實踐中比較了多個蓖麻品種在不同濃度重金屬脅迫下的生長特征，選定了若干適用于復(fù)合重金屬污染條件下的蓖麻修復(fù)品種。(2)申請人在研究實踐中發(fā)現(xiàn)，蓖麻在多種重金屬脅迫條件下的生長發(fā)育特征及其對重金屬的累積和遷移特性表明：蓖麻對鉛、鋅的超富集效果不如桑樹等草本植物，但其優(yōu)勢在于對鉛鋅的耐性極強，生長速度快，生物量大，對田間管理的要求顯著低于桑樹等樹種，特別適用于溝邊路旁、荒山荒坡等人員看護力度薄弱的污染區(qū)域種植。(3)申請人在研究中發(fā)現(xiàn)，在田間管理中，適時向污染土壤中添加少量草酸可以顯著促進蓖麻對土壤重金屬的吸收，縮短土壤的治理修復(fù)年限。

針對上述蓖麻在土壤重金屬污染治理和修復(fù)過程中的技術(shù)難點和瓶頸，根據(jù)申請人的研究結(jié)果與實踐效果，提出本

技術(shù)實現(xiàn)要素：
及技術(shù)實施方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種重金屬污染土壤的植物修復(fù)方法，以解決上述技術(shù)問題。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

一種重金屬污染土壤的植物修復(fù)方法，其特征在于，對重金屬污染的待修復(fù)土壤進行施肥休整，在休整后的土壤上構(gòu)建以蓖麻為主的植物群落；

施肥休整的步驟為：

對待修復(fù)土壤在第一年秋季深翻，第二年春天3月下旬整地待播，播種前深耕土地時，畝施農(nóng)家肥2500公斤，磷肥15公斤，氮肥20公斤，一次施入；

構(gòu)建植物群落：

(1)播種：蓖麻種子選用抗旱、耐瘠薄、出油率高的雜交種，合理密植；播種前1個星期將種子攤放在空地上晾曬2～3天，然后用黃腐酸浸種12小時滅菌，當(dāng)氣溫穩(wěn)定在10℃以上時播種；4月上旬開始播種，中下旬出苗，播種時深度4～7厘米，株距1米，行距0.8米，每穴2～3粒，畝用種子1～1.5公斤，播后踩實，以防跑墑；

(2)田間管理：

1)合理密植：蓖麻出苗后，及時查苗、補苗，當(dāng)幼苗長高8厘米～10厘米時開始間苗，每穴留苗一株，畝保留900株～1200株左右，春季遇到干旱時要及時澆水保墑，幼苗期應(yīng)嚴格控制雜草；

2)整枝打頂：生長發(fā)育好的植株，應(yīng)以防旺長為主，早留穗、多留穗、促大穗；弱株應(yīng)以促進生長為主，選最佳花期留穗；當(dāng)蓖麻苗長到9片葉時，打頂，以促進一級分枝茁壯成長，長到4～5個花序時，將分枝生長點除掉；每株留4～5個花序，北方旱作區(qū)一般應(yīng)在8月中旬初把植株上的生長點全部去掉；

3)中耕培土：苗期中耕3遍，在苗高20～30厘米時除草1次，發(fā)棵時1次，最后一次中耕應(yīng)在封壟前進行，以免損傷莖葉；中耕時要向莖基部培土，促進根部生長，以防后期倒伏，增加重金屬吸附量；中耕深度以行間10厘米，株旁5～6厘米為宜；

4)肥水管理：墑情不足時應(yīng)及時澆水補墑；澇時及時排水；花果期肥水需求量增大，應(yīng)及時追肥，一般盛花期每1/15公頃追施尿素10～15千克，鉀肥5千克；

5)防治病蟲害：播前用50％的復(fù)方多菌靈，加水500倍稀釋后浸種48小時，撈出后用清水沖洗干凈待播；出苗后發(fā)現(xiàn)病株用36％的甲基托布津乳劑800倍液連噴3～5次，每7～8天一次，嚴重者應(yīng)及時拔掉燒毀。

作為優(yōu)選，在蓖麻播種2個月后的生長旺季，施用草酸螯合劑，濃度10～20mg/kg，以促進重金屬離子被蓖麻吸收。

作為優(yōu)選，蓖麻主穗現(xiàn)蕾后進行追肥，追肥以尿素為主。

作為優(yōu)選，步驟(1)使用的蓖麻種子為：晉蓖2號或淄蓖5號。

作為優(yōu)選，構(gòu)建植物群落以蓖麻為主，并在蓖麻出苗后，每間隔2.5m種植一棵金絲桃。金絲桃的根系可以對蓖麻根系在固定土壤中的重金屬時達到協(xié)同增效的目的，通過蓖麻的根系對土壤中的重金屬進行阻留和固定，防止重金屬向周邊土壤、水體擴散。金絲桃的根系與蓖麻的根系實現(xiàn)交叉補充，達到互補的目的。

作為優(yōu)選，在金絲桃根系周圍20-50cm范圍內(nèi)埋種金蟬幼蟲。金蟬幼蟲依附于金絲桃根系在土壤中生長若干年，以吸收根系中的汁液為生；被金絲桃根系固定下來的重金屬部分被金蟬吸收，并最終以蛻殼的形式排除體外。

蓖麻品種遺傳資源來源說明：

晉蓖2號，山西省農(nóng)科院經(jīng)濟作物研究所以雌性系汾8937為母本,91s5-2為父本雜交選育而成。1999年經(jīng)山西省品種審定委員會第三屆四次會議審定命名。該品種生長勢強，性狀穩(wěn)定，抗旱耐瘠薄，增產(chǎn)潛力大，適應(yīng)性廣，是國內(nèi)外推廣面積較大的蓖麻品種。

淄蓖2號,山東省淄博市農(nóng)科所用中晚熟高油雌性系做母本，蒴果無刺型自交系做父本育成的中晚熟高油雜交種。2000年4月通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會審定，2005年12月通過全國鑒定。該品種適應(yīng)范圍廣，適于全國各地?zé)o霜期110天以上的地區(qū)種植，在東北、西北、華北等地表現(xiàn)特別突出。

淄蓖5號，山東省淄博市農(nóng)科所以9041為母本，太101為父本經(jīng)雜交選育而成。2001年通過寧夏回族自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會審定，2005年12月通過全國鑒定。該品種根系發(fā)達，不易倒伏，抗旱能力強。對各類土壤都有很好的適種性，沙地、鹽堿地都能種植成活。

應(yīng)用該方法治理鉛、鋅、鎘復(fù)合污染的土壤，結(jié)果表明蓖麻富集的鎘離子主要集中在根系，枝葉中含量較少，在受污染土壤環(huán)境種桑養(yǎng)蠶與無污染地種桑養(yǎng)蠶相比，無論蠶的生長發(fā)育、產(chǎn)繭量及繭層率等指標均無明顯差異，且蠶絲蠶蛹的重金屬含量均低于國家相關(guān)標準限量。利用蓖麻對重金屬污染土壤進行治理是近兩年興起的一項植物修復(fù)技術(shù)，經(jīng)研究證明，蓖麻較其它修復(fù)性植物，對復(fù)合重金屬污染具有更高的耐受性，更強的吸附能力，更快的修復(fù)時間以及相對安全高效的經(jīng)濟效益，具有廣泛的推廣應(yīng)用前景。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明確定的晉蓖2號、淄蓖2號、淄蓖5號等3個特定蓖麻品種，在鉛、鋅等復(fù)合重金屬元素污染的土壤中能夠完成正常的生長周期，有效降低土壤中重金屬污染的含量。

(2)本發(fā)明在種植過程中進行適當(dāng)?shù)奶镩g管理，通過合理密植、整枝打頂、中耕培土等手段管理蓖麻的生長周期，提升污染土壤的被修復(fù)效果。

(3)本發(fā)明通過添加草酸螯合劑，促進蓖麻對重金屬污染物的修復(fù)效果。

(4)本發(fā)明中重金屬污染物在蓖麻不同器官中的含量遷移分配規(guī)律為根>莖>葉>果，枝葉和果實中含量極少，在重金屬污染地栽植蓖麻飼育柞蠶與無污染地相比而言，柞蠶的生長發(fā)育、生物學(xué)性狀、經(jīng)濟性狀等指標無明顯的差異，且柞蠶絲蠶蛹的重金屬含量均在國家相關(guān)標準限量之內(nèi)，柞蠶糞中重金屬含量也在國家標準限量內(nèi)，可以規(guī)避因重金屬離子轉(zhuǎn)移帶來的二次危害。

具體實施方式

為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明，但下述實施例僅僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，并非全部?；趯嵤┓绞街械膶嵤├绢I(lǐng)域技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得其它實施例，都屬于本發(fā)明的保護范圍。下述實施例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法，下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。

實施例1

一種利用蓖麻修復(fù)鉛、鋅、鎘等重金屬復(fù)合污染土壤的方法，包括以下步驟：

1、整地施肥：蓖麻根系發(fā)達，對有條件進行整地處理的待修復(fù)土壤應(yīng)在前一年秋季深翻，第二年春天3月下旬整地待播，播種前深耕土地時，畝施農(nóng)家肥2500公斤，磷肥15公斤，氮肥20公斤，一次施入。后期追肥應(yīng)以尿素為主，最佳時期為主穗現(xiàn)蕾后。

2、播種：蓖麻種子應(yīng)選用抗旱、耐瘠薄、出油率高的雜交種，如晉蓖2號、淄蓖2號、淄蓖5號等，合理密植。播種前1個星期應(yīng)在將種子攤放在空地上晾曬2～3天，然后用黃腐酸浸種12小時滅菌，當(dāng)氣溫穩(wěn)定在10℃以上時播種。為了適時早播，延長蓖麻的生長期，4月上旬開始播種，中下旬出苗，播種時深度4～7厘米，株距1米，行距0.8米，每穴2～3粒，溫差大，光照強的地區(qū)播種密度可適當(dāng)提高。蓖麻的種植密度要根據(jù)品種特性、栽培方式和環(huán)境、土壤肥力等情況來決定。原則是薄地宜密、肥地宜??；矮桿品種宜密，高桿品種宜稀。播種方式可采用挖穴點播或開溝點播，一般畝用種子1～1.5公斤，播后踩實，以防跑墑。如播種前降雨明顯不足，土地干結(jié)，還應(yīng)行預(yù)灌溉處理。

所述的桑樹品種遺傳資源來源說明：

晉蓖2號，山西省農(nóng)科院經(jīng)濟作物研究所以雌性系汾8937為母本,91s5-2為父本雜交選育而成。1999年經(jīng)山西省品種審定委員會第三屆四次會議審定命名。該品種生長勢強，性狀穩(wěn)定，抗旱耐瘠薄，增產(chǎn)潛力大，適應(yīng)性廣，是國內(nèi)外推廣面積較大的蓖麻品種。

淄蓖2號,山東省淄博市農(nóng)科所用中晚熟高油雌性系做母本，蒴果無刺型自交系做父本育成的中晚熟高油雜交種。2000年4月通過山東省農(nóng)作物品種審定委員會審定，2005年12月通過全國鑒定。該品種適應(yīng)范圍廣，適于全國各地?zé)o霜期110天以上的地區(qū)種植，在東北、西北、華北等地表現(xiàn)特別突出。

淄蓖5號，山東省淄博市農(nóng)科所以9041為母本，太101為父本經(jīng)雜交選育而成。2001年通過寧夏回族自治區(qū)農(nóng)作物品種審定委員會審定，2005年12月通過全國鑒定。該品種根系發(fā)達，不易倒伏，抗旱能力強。對各類土壤都有很好的適種性，沙地、鹽堿地都能種植成活。

3、田間管理：

(1)合理密植：蓖麻出苗后，應(yīng)及時查苗、補苗，當(dāng)幼苗長高8厘米～10厘米左右時開始間苗，每穴留苗一株，畝保留900株～1200株左右，春季遇到干旱時要及時澆水保墑。幼苗期應(yīng)嚴格控制雜草。

(2)整枝打頂：整枝可以改善田間通風(fēng)透光條件，提高單株蓖麻的生物量，增加蓖麻的重金屬吸附量。整枝的原則：生長發(fā)育好的植株，應(yīng)以防旺長為主，早留穗、多留穗、促大穗；弱株應(yīng)以促進生長為主，選最佳花期留穗。當(dāng)蓖麻苗長到9片葉時，打頂，以促進一級分枝茁壯成長，長到4～5個花序時，將分枝生長點除掉。每株留4～5個花序。北方旱作區(qū)一般應(yīng)在8月中旬初把植株上的生長點全部去掉。

(3)中耕培土：苗期中耕3遍，在苗高20～30厘米時除草1次，發(fā)棵時1次，最后一次中耕應(yīng)在封壟前進行，以免損傷莖葉。中耕時要向莖基部培土，促進根部生長，以防后期倒伏，增加重金屬吸附量。中耕深度以行間10厘米，株旁5～6厘米為宜。

(4)肥水管理：墑情不足時應(yīng)及時澆水補墑；澇時及時排水?；ü诜仕枨罅吭龃?，應(yīng)及時追肥，一般盛花期每1/15公頃追施尿素10～15千克，鉀肥5千克。

(5)防治病蟲害：蓖麻病蟲害較輕。病害主要有疫病、枯萎病和葉枯病，播前可用50％的復(fù)方多菌靈，加水500倍稀釋后浸種48小時，撈出后用清水沖洗干凈待播。出苗后發(fā)現(xiàn)病株可用36％的甲基托布津乳劑800倍液連噴3～5次，每7～8天一次，嚴重者應(yīng)及時拔掉燒毀。

4、添加草酸：在蓖麻生長旺季(一般為播種2個月后)添加草酸(濃度10～20mg/kg)螯合劑，以促進蓖麻根部對重金屬污染物的吸附。

實施例1

實驗地點：安徽省農(nóng)科院蠶桑研究所合肥市實驗基地。

蓖麻品種：晉蓖2號、淄蓖2號、淄蓖5號

1、施肥播種：栽種前一年10月對待修復(fù)土壤進行深翻，旋耕2次，畝施農(nóng)家肥2500公斤，磷肥15公斤，氮肥20公斤，一次施入。栽種當(dāng)年3月20日整地待播，按1米的行距挖栽植溝，溝寬深45cm×45cm，并一次施足有機肥磷肥和氮肥。栽植前標定取樣點，并取土樣檢測作為背景值，晉蓖2號、淄蓖2號、淄蓖5號三個品種播種前對種子粒選一次，選出大粒、飽滿粒做種。每個品種按400株/畝的密度進行直播，每窩直播2～3粒種子，子粒間距3～5厘米，蓋士2～3厘米厚，畝均用種量0.3～0.5公斤。

2、田間管理和添加草酸：

(1)田間管理：蓖麻苗高10厘米時進行間苗，拔除生長過密的細弱幼苗，并結(jié)合中耕除草一次。蓖麻長出7～8片真葉時，進行打頂，促進分枝，以增加產(chǎn)量。打頂后每畝深施尿素和鉀肥，以后每開一次花前施一次肥，確保栽培過程中不干旱、水淹、無病蟲雜草。

(2)添加草酸：在5月初添加草酸(濃度10～20mg/kg)，以促進重金屬離子被蓖麻吸收。并設(shè)對照組，不添加草酸，其余條件相同。

3、檢測分析：

(1)背景值：蓖麻栽種取受污染土壤檢測重金屬污染物濃度作為背景值。

(2)階段生物量監(jiān)測：在6月和9月分別測量統(tǒng)計植株的株高及主根長度。

(3)植株重金屬吸附量測定：在6月、9月和10月分別取樣進行土壤重金屬含量和蓖麻的重金屬吸附量測定。測定中將烘干后的蓖麻氛圍根、莖、葉三部分，消解后用原子吸收光譜重復(fù)測定三次，取平均值。

(4)重金屬富集系數(shù)計算：計算蓖麻根部重金屬含量和土壤中該種重金屬含量的比值，確定蓖麻對該重金屬的富集效率。富集系數(shù)＝根部重金屬含量/土壤中重金屬含量。

4、實驗結(jié)果

(1)在蓖麻的始花前營養(yǎng)生長階段和生長旺季，鉛、鋅、鎘污染物在蓖麻不同器官中的含量由高到低依次為根>莖>葉>果。蓖麻根部對鎘有較高的富集能力，約40％的重金屬富集在根部，須根的鉛、鋅、鎘等重金屬含量是其他器官含量的1.63～24.6倍。在受污染土壤中鉛、鋅、鎘平均含量均超過國家標準土壤環(huán)境質(zhì)量三級標準(鉛(750.61mg/kg)、鎘(7.66mg/kg)、鋅(680.40mg/kg))時，蓖麻仍能維持正常生長。

(2)蓖麻根部對鉛、鋅、鎘的富集系數(shù)在重金屬含量不超過國家標準土壤環(huán)境質(zhì)量三級標準時普遍能達到0.6以上，顯示出蓖麻對重金屬污染物良好的吸附和富集能力。

(3)不同品種對土壤中重金屬污染物的吸收總量：淄蓖5號>晉蓖2號>淄蓖2號，但三種品種間的差異并不高，在可接受范圍內(nèi)。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的僅為本發(fā)明的優(yōu)選例，并不用來限制本發(fā)明，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。