利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法技术

本发明专利技术涉及一种利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法，该方法是指首先在重金属锌污染钙质农田土壤上按照1.5×1.5 m的株行距、穴深不低于0.8 m栽种一年生新疆杨幼苗，构建新疆杨人工林体系；然后按0.25 g N/株和0.10 g P/株施加底肥，按常规方法进行管理，并对凋落物进行收集与管理；最后，当所述新疆杨生长到7年以后按照用材目的对其进行间伐或者皆伐即可。本发明专利技术既能带来经济效益，同时兼具美化环境和减缓全球气候变暖的生态环境功能，十分有利于干旱区重金属锌污染农田土壤的修复。

Method for repairing heavy metal zinc polluted farmland soil by using Xinjiang poplar

The invention relates to a method for remediation of heavy metal pollution in Xinjiang Yang zinc calcium soil using this method refers to the first in calcareous soil heavy metal zinc pollution in accordance with the 1.5 x 1.5 m spacing, hole depth of not less than 0.8 m annual Xinjiang poplar seedling planting, the construction of Xinjiang poplar plantation system; and then press 0.25 g N/ strain and P/ strain g 0.10 base fertilizer, management by conventional method, and the collection and management of litter; finally, when the Xinjiang growth of 7 years in accordance with the purpose of its timber thinning or clearcutting. The invention not only can bring economic benefits, but also has the function of beautifying the environment and slowing down the global warming, which is beneficial to the remediation of farmland soil polluted by heavy metal zinc in arid area.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及污染环境的植物修复技术，尤其涉及利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法。
技术介绍
据2014年环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总的超标率为16.1%，耕地土壤点位超标率为19.4%，中重度污染耕地面积达 5000万亩。由此，我国每年因重金属污染而减产粮食超过1000万吨，造成的经济损失合计至少为200亿元。重金属污染业已严重威胁到我国的粮食安全与食品安全。重金属污染农田的防控与修复已成为农业环境科学领域亟待解决的难点和热点问题。钙质土壤区位于我国西北干旱、半干旱地区，其面积约占我国陆地面积的1/3。由于我国西北地区矿产资源丰富，在资源开发过程中，颗粒物的沉积、工业废弃物与尾矿的堆积以及废水灌溉导致了矿区周围的农田普遍受到了重金属的污染。而在全球变暖背景下，降水格局的改变诱发的风蚀和水蚀将会使受污染的面积不断扩大。据公报显示，我国土壤Zn的点位超标率为0.9%。尽管Zn是生物所必需的营养元素，但其超过一定的阈值则会带来人体以及环境健康风险。植物修复是一种新兴的重金属污染土壤修复技术，植物提取和植物固定是其两种主要的修复机制。植物提取是一种积极的污染土壤修复技术，其是利用植物吸收土壤中的一种或者几种重金属元素，将其转移并贮存到植物地上部分，植物修复期满后，收获植物地上部分加以处置，以达到减少土壤重金属含量的目的。杨树是全球广泛分布和人工种植面积较大的生物能源类树种，其耐旱、耐碱、耐贫瘠的特性使其成为修复干旱区重金属污染钙质农田土壤的理想乡土植物。杨树生长速度快、生物量大，通过短轮伐栽培在短期能获得经济效益；其同时还兼具防风固沙、生物固碳、替代化石燃料的生态环境功能。因此，开展重金属污染土壤的杨树修复研究具有重要的科学价值和现实意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种既能带来经济效益，同时兼具生态环境功能的利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法。为解决上述问题，本专利技术所述的利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法，其特征在于：该方法是指首先在重金属锌污染钙质农田土壤上按照1.5×1.5 m的株行距、穴深不低于0.8 m栽种一年生新疆杨幼苗，构建新疆杨人工林体系；然后按0.25 g N/株和0.10 g P/株施加底肥，按常规方法进行管理，并对凋落物进行收集与管理；最后，当所述新疆杨生长到7年以后按照用材目的对其进行间伐或者皆伐即可；所述重金属锌污染钙质农田土壤是指棕钙土、灰钙土、灰漠土、灰棕漠土、棕漠土中的一种，且该土壤锌含量不高于546 mg/kg；所述乔木是指一年生青皮类型的新疆杨幼苗或白皮类型的新疆杨幼苗。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术所采用的修复植物新疆杨属于浅根性树种，水平根发达（可达2 m），其主要分布在5~30 cm的表层土壤中，这与钙质土壤中锌的剖面分布相一致，因而新疆杨的根系特征十分有利于锌污染钙质农田土壤的修复。2、本专利技术所采用的修复植物新疆杨属于乔木，即使在锌重污染钙质土壤上，其树干木质部中锌的含量依然保持在极低的水平。这一特征增大了新疆杨人工林修复体系的边际效益。3、本专利技术所建立的新疆杨人工林修复体系，能有效增加土壤有机质、提高土壤肥力；同时还能用于生物固碳，减缓大气CO2浓度升高诱发的全球气候变暖；并可作为未来替代化石燃料的生物质乙醇原料。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1为本专利技术锌浓度梯度实验土壤上新疆杨的生物量干重。图2为本专利技术应用于东大沟上游不同树龄新疆杨根区土壤DOC含量变化。具体实施方式利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法，该方法是指首先在重金属锌污染钙质农田土壤上按照1.5×1.5 m的株行距、穴深不低于0.8 m栽种一年生新疆杨幼苗，构建新疆杨人工林体系；然后按0.25 g N/株和0.10 g P/株施加底肥，按常规方法进行管理，并对凋落物进行收集与管理；最后，当所述新疆杨生长到7年以后按照用材目的对其进行间伐或者皆伐即可。其中：重金属锌污染钙质农田土壤是指棕钙土、灰钙土、灰漠土、灰棕漠土、棕漠土中的一种，且该土壤锌含量不高于546 mg/kg。乔木是指一年生青皮类型的新疆杨幼苗或白皮类型的新疆杨幼苗。应用实例1 试验地点设在兰州大学榆中校区的生物实验站（104°09′ E，35°56′ N）。供试清洁土壤采自甘肃省兰州市和平镇的旱作农田耕作层（0~20 cm）。土壤质地为沙壤土，pH 7.50、碳酸钙72.04 g/kg、电导率2.22 dS/m、有机质12.42 g/kg、总磷0.79 g/kg、总氮0.92 g/kg、总Zn 60 mg/kg。供试污染农田土壤采自甘肃省白银市东大沟流域的污水灌溉农田耕作层（0~20 cm）。土壤的质地为沙壤土，pH 7.31、碳酸钙81.03 g/kg、电导率1.99 dS/m、有机质12.30 g/kg、总磷0.89 g/kg、总氮0.87 g/kg、总Zn 2350 mg/kg。两个地区同位于我国西北钙质土壤区。表1污染土壤与清洁土壤的混合比例及Zn的最终含量采用盆栽实验。在种植物前，过10 mm筛的土壤（以干重计）按照表1中的混合比例构建Zn污染土壤的浓度梯度。污染土壤和清洁土壤的混合比例为：0:100 (CK)，6.25:93.75 (T1)，12.5:87.5 (T2)，25:75 (T3)，50:50 (T4)和100:0 (T5) %，以干重计，每个处理重复3次，每盆装土7.5 kg。同时加入0.25 gN/kg和0.10 gP/kg作为底肥，充分混匀后装于塑料盆内（H = 26.5 cm, D = 22.5 cm）。土壤平衡2个月，期间采用自来水（重金属未检出）补给土壤水分，使其保持在田间持水量的50%左右。土壤平衡后，于4月份向每个塑料盆中栽种2棵生长一致的一年生新疆杨幼苗，植物生长期间保持土壤水分在田间持水量的60%左右。10月份，在杨树未落叶之前收获植物，将其分为根、树干和树叶3部分分别加以收集和称重。⑴真实污染土壤稀释后的Zn浓度梯度（参见表1）：清洁土壤中Zn的含量低于国家土壤环境质量标准（GB 15618-1995）二级标准的限定值（250 mg/kg）。污染土壤经清洁土壤按照不同配比稀释后的Zn浓度梯度见表1。两种土壤的质地都属于沙壤土。它们在阳离子交换量的主要参数如土壤质地、pH、有机质含量等方面都十分接近。一般而言，上述参数会影响重金属在土壤中的流动性，进而影响植物对重金属的吸收。因此，可以预见本研究的两种供试土壤的混合对实验结果的影响是不显著的。⑵不同污染程度下新疆杨对Zn的耐受性：不同污染程度下，新疆杨不同器官对Zn的耐受性如图1所示。在整个生长期内，新疆杨的地上部器官并没有表现出叶片发黄、凋落等明显的植物毒性特征。从生物量的响应来看，树干和树叶的生物量干重仅在Zn污染水平较高的处理（T4和T5）下是显著低于对照的（P < 0.05）。相反，Zn的污染对新疆杨根部的形态有显著的影响，与对照相比，污染土壤上的杨树根长较短，根也较细。同时，杨树的根部生物量干重在除T1处理外的其它处理下均是显著低本文档来自技高网...

【技术保护点】
利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法，其特征在于：该方法是指首先在重金属锌污染钙质农田土壤上按照1.5×1.5 m的株行距、穴深不低于0.8 m栽种一年生新疆杨幼苗，构建新疆杨人工林体系；然后按0.25 g N/株和0.10 g P/株施加底肥，按常规方法进行管理，并对凋落物进行收集与管理；最后，当所述新疆杨生长到7年以后按照用材目的对其进行间伐或者皆伐即可；所述重金属锌污染钙质农田土壤是指棕钙土、灰钙土、灰漠土、灰棕漠土、棕漠土中的一种，且该土壤锌含量不高于546 mg/kg；所述乔木是指一年生青皮类型的新疆杨幼苗或白皮类型的新疆杨幼苗。

【技术特征摘要】
1.利用新疆杨修复重金属锌污染钙质农田土壤的方法，其特征在于：该方法是指首先在重金属锌污染钙质农田土壤上按照1.5×1.5 m的株行距、穴深不低于0.8 m栽种一年生新疆杨幼苗，构建新疆杨人工林体系；然后按0.25 g N/株和0.10 g P/株施加底肥，按常规方法进行管理，...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡亚虎，苗晨，苏洁琼，黄昱，南忠仁，
申请(专利权)人：兰州大学，
类型：发明
国别省市：甘肃;62