一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，该方法包括向总汞含量在0.3～3mg·kg

【技术实现步骤摘要】
一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法
本专利技术涉及土壤修复
，尤其涉及一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法。
技术介绍
我国受重金属污染的耕地面积较广，2014年环保部公布的《全国土壤污染状况调查公报》结果显示，汞污染点位超标率达1.6％。汞是一种人体非必须的有毒重金属元素，它进入人体后能损伤人的神经、肾脏和生殖系统。由于对人体健康的危害巨大，汞被国际卫生组织列为优先控制污染物。土壤中的汞可通过食物链在人体中富集，所以受汞污染的土壤被认为是全球环境和人类健康风险的主要来源之一。因此，土壤汞污染的治理迫在眉睫。棉花，是锦葵科(Malvaceae)棉属(Gossypium)植物，其生物量大，已有报道其对镉、铅、锌等重金属有较强的富集能力，在重金属污染土壤的修复中有良好的应用前景，而对汞修复的报道相对较少。印度芥菜(Brassicajuncea)，对多种重金属具有积累作用，经常被作为植物土壤修复引进的植物。植物修复相对于物理、化学等其他修复方法，属于安全、成本低、环境友好型的重金属污染治理措施。但是，植物修复汞污染也存在一些弊端，如：到目前为止，还未发现汞的超富集植物；土壤中大部分汞以惰性形态存在；生物可利用态汞含量普遍偏低，单独的植物修复，植物富集量小，修复周期长等。目前，已有大量研究发现，人工诱导剂-硫代硫酸盐可以使汞的活性增强，并形成汞-硫代硫酸盐络合物，该部分汞络合物可以被植物有效地吸收，并迁移、高倍富集于其他地上部分。例如：申请公布号为CN101786098A的专利技术专利申请公开了一种硫代硫酸铵促进汞污染土壤植物修复的方法，该方法包括：1)在汞污染土壤中种植油菜；2)待油菜生长2-3个月后，向土壤中添加硫代硫酸铵溶液，每公斤土壤中硫代硫酸铵施用量为2-6g；3)加入硫代硫酸铵后的3-10天收割植物。然而，植物根部和其它组织间存在很强的阻碍汞迁移的机理，根部吸收的汞很难迁移到植物的其他组织部分。有研究表明，柳树体内绝大多数的汞是积累在根部细胞壁中，只有0.45～0.65％的汞会转移到植物的地上部分；而当土壤中添加碘化物后，可以提高柳树对汞的吸收能力，其根部汞浓度是添加前汞浓度的8倍。因此，有必要探究一种新的中低浓度汞污染农田土壤的修复方法，以解决植物根部和其它组织间存在阻碍汞迁移的问题，进一步促进植物根系中的汞向植物茎干中转移，以扩大植物自身对汞吸收的容量，提高植物对汞的富集量，从而提高植物修复重金属汞的效率。
技术实现思路
本专利技术提供了一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，该方法显著提高棉花和印度芥菜，对污染农田土壤中汞的富集能力，并促进植株根部的汞向地上部转运，大大提高汞污染农田土壤的修复效率。具体技术方案如下：一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，该方法选择总汞含量在0.3～3mg·kg-1之间的受汞污染的农田土壤进行植物修复，具体包括以下步骤：(1)向农田土壤中撒入0.037～0.3kg·m-2的黄腐酸，再对农田土壤进行翻耕；(2)将棉花种子播种至农田土壤中进行栽培，并在播种后的4～7周内，向棉花幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待棉花成熟后，连根收获棉花；(3)再次向农田土壤中撒入0.037～0.3kg·m-2的黄腐酸，然后对农田土壤进行翻耕；(4)将印度芥菜幼苗移栽至农田土壤中进行栽培，并在移栽后1～4周内，向印度芥菜幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待印度芥菜成熟后，连根收获印度芥菜；(5)重复步骤(1)～(4)，对棉花和印度芥菜进行多季轮作，直至汞污染农田土壤中总汞含量＜0.3mg·kg-1。本专利技术中，黄腐酸的使用能够促进植物生长，更可以作为土壤汞的活化剂，促进植物对土壤汞的吸收，更促进根部汞向地上部分转移，从而大大促进植物对汞的吸收；吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液能够促进植物根系生长，使根系发达，进而有利于对土壤汞吸收；赤霉素的使用可促进植物茎伸长、叶片扩大，即植物地上部分生长，更有利于植物地上部分对根部汞的转运吸收。在棉花播种或印度芥菜移栽至农田土壤之前，将黄腐酸撒入农田土壤中然后翻耕，有利于土壤汞与黄腐酸的充分接触，且黄腐酸以粉剂投加，可起缓释活化剂的作用，使效用更长效，且该作用，不会像浇灌硫代硫酸盐水溶液那样容易使植物变黄、使植物产量降低。投加黄腐酸，可使土壤适当酸化，从而使土壤中碳酸盐结合态汞、铁锰氧化态汞更易释放，黄腐酸易络合汞，从而使有机结合态、铁锰氧化态等具有潜在生物有效性的汞，易被植物吸收，从而不断降低土壤中有效汞、潜在有效汞含量。在植物根部浇灌吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液，不仅促使植物根系生长，吲哚丁酸、萘乙酸也具有部分酸化土壤的作用，也可络合汞，促进汞在植物根部吸收，在黄腐酸作用下，富集在根部的汞，往地上部分转移。黄腐酸与吲哚丁酸、萘乙酸，具有协同促进植物生长，促进植物吸收汞的作用。作为优选，步骤(1)中，所述黄腐酸的撒入量为0.075～0.225kg·m-2。对于中低浓度汞污染农田土壤，黄腐酸作为有机活化剂，量太少活化作用弱，黄腐酸投加量过大，基本不起活化作用，反而可能抑制植物对汞的吸收。作为优选，步骤(1)和步骤(3)中，所述翻耕的深度为15～20cm。农田汞污染主要在20cm左右的表土层，而植物根部的吸收也基本在表土层最强，植物修复对根际及周边土壤中的污染物先进行吸收，15～20cm的表土进行翻耕，有利于黄腐酸与土壤汞充分接触，有利土壤汞的活化，从而促使植物对汞的吸收富集，15～20cm的翻耕也有利于黄腐酸的作用更长效，此外15～20cm的翻耕相对也较经济。作为优选，步骤(2)中，所述棉花的播种密度为1500～2500株/亩；步骤(4)中，所述印度芥菜的移栽密度为5000～7000株/亩。棉花单株生物量大，相对而言印度芥菜单株生物量小些。种植密度太低，不利于植物对土壤汞的吸收，种植密度过高，不利于植物的生长，也不利于对土壤汞的吸收。作为优选，步骤(2)和步骤(4)中，所述混合水溶液的施用量为350～500L/亩；其中，吲哚丁酸的浓度为10～80mg·L-1，萘乙酸的浓度为10～80mg·L-1。吲哚丁酸和萘乙酸作为植物根部生长的调节剂，投加量过低，促进作用弱，投加浓度过高反而起抑制作用。此外，过低浓度的吲哚丁酸和萘乙酸起不到对汞的活化效果，过高的吲哚丁酸和萘乙酸可能反而抑制根部汞往地上部分转移。作为优选，步骤(2)中，从播种后的5～8周开始，每间隔7～10天，向棉花幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2～3次；步骤(4)中，从移栽后的1～4周开始，每间隔7～10天，向印度芥菜幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2～3次。赤霉素作为植物激素，能促进植物茎叶生长，植物苗期开始喷施更有利于茎叶的生长，地上部分生物量的增加更有利于发挥黄腐酸促进汞往地上部分的转移，从而更加促进植物对汞的吸收富集。作为优选，步骤(2)中，在播种后的5～8周和9～12周内，向棉花幼苗的叶面喷施赤霉素，共喷施2次；每次霉素的喷施量为50～100L/亩；赤霉素的浓度为20～50mg·L-1。过低的赤霉素促进棉花地上部分生长作用弱，过高的赤霉素反而抑制地上部分生长。步骤(4)中，在移本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，选择总汞含量在0.3～3mg·kg

【技术特征摘要】
1.一种利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，选择总汞含量在0.3～3mg·kg-1之间的受汞污染的农田土壤进行植物修复，具体包括以下步骤：(1)向农田土壤中撒入0.037～0.3kg·m-2的黄腐酸，再对农田土壤进行翻耕；(2)将棉花种子播种至农田土壤中进行栽培，并在播种后的4～7周内，向棉花幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待棉花成熟后，连根收获棉花；(3)再次向农田土壤中撒入0.037～0.3kg·m-2的黄腐酸，然后对农田土壤进行翻耕；(4)将印度芥菜幼苗移栽至农田土壤中进行栽培，并在移栽后1～4周内，向印度芥菜幼苗的根部浇灌包含吲哚丁酸和萘乙酸的混合水溶液；待印度芥菜成熟后，连根收获印度芥菜；(5)重复步骤(1)～(4)，对棉花和印度芥菜进行多季轮作，直至汞污染农田土壤中总汞含量＜0.3mg·kg-1。2.如权利要求1所述的利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，步骤(1)中，所述黄腐酸的撒入量为0.075～0.225kg·m-2。3.如权利要求1所述的利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，步骤(1)和步骤(3)中，所述翻耕的深度为15～20cm。4.如权利要求1所述的利用棉花与印度芥菜轮作修复中低浓度汞污染农田土壤的方法，其特征在于，步骤(2)中，所述棉花的播种密度为150...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐灿灿，刘锐，陈吕军，
申请(专利权)人：浙江清华长三角研究院，
类型：发明
国别省市：浙江,33