[发明专利]一种铜污染稻田土壤的植物组合修复方法

说明书

技术领域

本发明为一种铜污染稻田土壤的植物组合修复方法，属于土壤重金属污染防治技术。

背景技术

土壤在自然环境中起着重要作用，是人类农业生产的重要基地。铜(Cu)是人类广泛使用的金属之一，人类对Cu的使用最早可以追溯到史前时代。对Cu的使用让人类社会从原始社会进入到新的文明阶段，因此Cu对人类文明的进步影响深远。然而，从20世纪50年代以来，随着Cu矿的大量开采和冶炼，工业的快速发展，化肥、农药等的大量使用，农田土壤中的Cu污染情况日益严重。

Cu是植物生长发育和人体健康不可缺少的微量营养元素，但土壤中过量的Cu会影响植物的正常生长代谢，危害植物对养分的吸收并降低其产量。土壤中的Cu最终会通过食物链的富集对人类的健康产生危害。日益严重的Cu污染问题引起了人们的关注，对土壤Cu污染的研究和报道也越来越多。土壤中主要重金属元素的生物学毒性顺序为：Hg>Cu>Ni>Pb>Co＝Mn>Cd>Fe>Zu>Mg>Ca，所以，Cu对生物的毒性很强。

Cu是一种人体必需的微量元素，是机体内蛋白质和多种氧化酶的重要组分，在人体的新陈代谢过程中起着重要的作用。但是如果人体内富集了大量的Cu，会危害人身体内的肝、胆等器官，刺激人体粘膜和中枢神经系统。人体内富集了大量的Cu还会造成新陈代谢和内分泌紊乱，严重的还会引起“肝痘”等疾病。

水稻是我国最重要的粮食作物，大部分人以稻米为主食，特别在人口稠密的长江流域及以南地区。据研究，铜可以通过水稻秸秆和稻米经食物链进入人体，给人体健康带来直接或间接的危害。水稻籽粒中的铜是稻米主食区人体铜的主要来源，其对人体铜暴露的贡献大于饮用水。因此，防治稻田及稻米的铜污染，对保障我国人民的身体健康非常重要。

据研究报道，一些植物对污染土壤中的重金属具有极强的富集能力，其体内的重金属浓度可达其生长土壤中重金属浓度的数百、甚至几千倍。因此这些植物在修复重金属污染土壤方面具有广阔的应用前景。

重金属污染土壤的植物修复技术是一种利用自然生长的植物或者通过遗传工程培育植物来修复重金属污染土壤的总称。主要包括植物稳定技术和植物萃取技术。植物萃取技术也被称为植物富集技术，它指利用专性植物根系吸收一种或几种重金属,并将其转移、贮存到地上部分，然后收获茎叶，集中处理，因而能从根本上清除土壤中的重金属，但不同种类的植物对重金属的耐性及吸收、提取重金属的能力差异很大，而且植物的生长环境和生长状况对其吸收、提取重金属的功能影响也很大。目前，在重金属污染土壤的植物修复领域，关于植物种类选择、配置及生长状况控制方面还非常缺乏研究，严重限制了重金属污染土壤植物修复技术在实际工作中的应用。

本发明在申请人多年研究的基础上，公开了一种铜污染稻田土壤的植物组合修复方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种铜污染稻田土壤的植物组合修复方法，在铜污染稻田中(土壤Cu浓度300mg/kg，达到食用农产品产地土壤Cu含量限值的3倍，属重度污染)，通过6轮修复，可以将稻田土壤的Cu含量修复到符合我国食用农产品产地土壤质量标准(土壤Cu浓度<100mg/kg)(参见附图1)。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种铜污染稻田土壤的植物组合修复方法，其特征是：(1)修复用植物组合为：空心莲子草、茭笋、稗、柳叶箬4种植物；(2)植物种植方法为：不同种类、不同高度的植物间隔种植，植株间间隔20cm，保证每株植物都有较充分的生长空间，形成一个旺盛生长的植物群落；(3)植物收获时期及收获方法：在植物种植后50天、吸收提取Cu的量达到饱和状态时(参见附图2)一次性收获，将整株植物连根拔起，然后集中处理，可以大大提高修复效果。植物收获后平整土壤，根据需要可进行下一轮植物修复；(4)稻田水分管理：修复前将稻田灌水到浅水层(约3cm)，然后种植植物，让水层自然落干后(水层消失)再灌水到浅水层(约3cm)，如此重复进行，直到植物收获。

本发明的有益效果是：在稻田土壤重度Cu污染地区(土壤Cu浓度300mg/kg，达到食用农产品产地土壤Cu含量限值的3倍)，通过6轮、约300天的植物修复，可以大幅度降低土壤的Cu含量。通过该申请专利技术方案的实施，可以将稻田土壤的Cu含量修复到符合我国食用农产品产地土壤质量标准(土壤Cu浓度<100mg/kg)(参见附图1)。

附图说明

图1不同次数的植物修复后土壤铜含量

图2植物种植后不同天数吸收提取铜的量