[发明专利]一种用藿香蓟修复镉污染农田土壤的方法

权利要求书

1.一种用藿香蓟修复镉污染农田土壤的方法，其特征是该方法包括如下步骤：

一、证明藿香蓟对镉胁迫的吸附；

二、证明藿香蓟在实际的镉污染农田土壤修复工程中的可操作性。

2.根据权利要求1所述的一种藿香蓟修复镉污染农田土壤的方法，其特征是所述的步骤一证明藿香蓟对Cd胁迫的安全性；具体包括，

1)实验处理设计

S1、取两种实际镉污染程度的农田土壤(T1，T2组)和清洁土壤(CK)，过4mm筛，充分混匀后，称取3.5kg土壤于花盆中备用，每个处理分别设置四个平行，将藿香蓟种子与沙1：1混合后播种在花盆中，浇水，播种后15间苗，每盆中留取长势相近的三株苗，供试土壤基本性质如下：表1供试土壤基本性质

指标	pH	-1)]]>	-1)]]>	-1)]]>	-1)]]>	-1)]]>	-1)]]>
CK	8.1	0.45	0.03	22.1	97.5	22.35	151.26
T1	8.3	3.13	0.36	23.5	100.3	20.36	121.31
T2	7.9	12.35	1.63	21.7	101.2	21.31	113.42

S2、实验证明藿香蓟对镉的吸附：

藿香蓟器官中镉浓度的测定，材料收割时，将植株分为根、地上部两部分，用去离子水冲洗3次后放入培养皿中，于80℃的烘箱中杀青15分钟，60℃下烘干至恒重后，用电子分析天平精确称取0.2g(精确到0.0001g)藿香蓟样品于50mL锥形瓶中，加10mL混酸(浓HNO₃：HCIO₄＝9:1)，加一曲径小漏斗盖膜，浸泡两夜后于电热板上消解，开始时温度设为120℃，待瓶中棕黄色烟冒出后，逐渐升高温度至160℃(实际温度最好不要超过175℃)，每半小时左右观察一次，及时调整锥形瓶位置使样品加热均匀，若瓶中有结晶消解不完全物质，再加混合酸，直至消化液呈无色透明或略带黄色，煮至剩余2～4mL消煮液，取下放冷，用超纯水定容至25mL具塞比色管中，使用电感耦合等离子发射光谱仪和石墨炉-原子吸收光谱法测定镉含量，元素含量用相应器官的干重计；数据结果见表2；

表2盆栽实验不同处理组藿香蓟地上部镉含量(mg·kg^-1)

处理组	地上部	地下部
CK	0.81±0.07c	0.91±0.21c
T1	8.32±0.49b	3.72±0.82b
T2	69.71±7.14a	52.85±1.36a

注：含量＝Mean±SD，n＝4.

研究植物对重金属污染土壤进行修复，不仅要看植物对重金属的耐性和系数累积能力，还应考虑其地上部转运重金属的能力；富集系数BF反映了重金属在土壤-植物体系中迁移的难易程度；迁移系数TF通常能够反映出重金属在体内的运输与分配情况，在数值特征上反映植物对重金属从地下部分向地上部分转运的能力；富集系数越大，表明植物的富集能力越强；迁移系数越大，表明植物对重金属的吸附转移能力越强，即对污染土壤的修复能力越强，藿香蓟对镉的富集系数BF和迁移系数TF结果统计见表3：

表3藿香蓟对镉的富集系数BF和迁移系数TF

处理组	地上部富集系数	转运系数
CK	1.61±0.17c	0.89±0.26
T1	2.89±0.21b	2.23±0.58
T2	6.09±0.60a	1.31±0.14

数据表明：藿香蓟在处理组T1和T2对镉的富集系数BF和迁移系数TF都超过了1，藿香蓟对Cd的富集特性对镉具有较好的吸收和转运能力。

3.根据一种权利要求1所述的一种用藿香蓟修复镉污染农田土壤的方法，其特征是所述的步骤二证明藿香蓟在实际的镉污染农田土壤修复工程中的可操作性，具体包括，

1)、实验设计

选择某区域两种不同Cd污染程度的农田各1亩左右进行田间实验小区，考虑到试验地在田间试验过程中的重要性，选择阳光充足、四周空旷、便于管理，相对平坦的地进行试验，深耕土壤，均匀施加复合肥作为基肥，混施后旋耕，定期浇水，保持田间持水量为60％～70％之间，上述土壤老化1周后，播种藿香蓟，采用条播方式(1.5kg·亩^-1)，由于藿香蓟种子很小，播种时采用种子和沙子1:1混匀后再播，行距为20cm，按行距拉线踩印，开沟播种，播种时应尽量保证播种均匀，深浅一致，避免漏种，覆土0.5～1cm，植物定苗后约15天，适当间苗，保持每亩约10000株藿香蓟，生长过程中，适当施用基肥，每亩追加尿素7～8kg，保持植物正常的营养需求，并适当除草，生长60天后，采集藿香蓟地上部样品，并于取样后进行产量测定；

2)田间实验证明藿香蓟的修复镉污染农田土壤的修复效率

对田间试验小区中种植的藿香蓟进行采集，采集藿香蓟地上部，并在植物藿香蓟种植区随机划定4m²小区，收获全部地上部植物后，称重，记录，以计算大田生物量，测定藿香蓟地上部镉含量和去除率，见表4；

表4田间试验区藿香蓟地上部产量(以鲜重计)和Cd含量(以干重计)

注：含量＝Mean±SD.

通过表4发现，地上部Cd含量平均值为21.13mg·kg^-1，最大值为53.38mg·kg^-1，富集系数平均值为6.93，最大值为17.17，收割藿香蓟时，通过随机划定的数个4m²小区，收获全部植物后，称重，得出4m²小区的藿香蓟平均生物量，污染区为20.5kg，最大值为24.2kg，由此计算出每亩地藿香蓟的地上部生物量(鲜重)大约为3418kg(20.5kg÷4m²×667m²≈3418kg)，每亩最大生物量(鲜重)约为4035kg，测得藿香蓟得含水率为78％，由此可以得出一亩地每种一茬藿香蓟，通过藿香蓟可以带走土壤中重金属Cd的量约为15866.4mg(3418kg×0.22×21.1mg·kg-1≈15866.4)，最大值为18730.5mg，故每亩种植一茬带走土壤中重金属约为15.9～18.7g，而污染区土壤Cd为4.50mg·kg^-1，又考虑到农田中耕作层最有效的部分为0～10cm，那么每亩农田表层土壤(0～10cm)所含的重金属Cd约为72g(667m²×10cm×1.2g·cm^-3×4.50mg·kg^-1≈360g)，每亩地每种一茬藿香蓟可以带走污染区土壤中的4.4％～5.2％的Cd，即去除率为4.4％～5.2％(15.9g÷360g≈4％)，研究区域为中亚热带季风区，热量高，雨量大，日照时间长，符合藿香蓟的生长需求，因此每年可以种3茬藿香蓟，在不添加活化剂的情况下，每亩种植3茬藿香蓟的去除率为13.2％～15.6％。