提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统及修复方法技术方案

本发明专利技术属于土壤修复技术领域，具体涉及一种提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统及修复方法。生态系统包括重金属污染土壤、微生物、草本植物、豆科植物和有机废料；所述豆科植物间隔种于所述重金属污染土壤中，相邻豆科植物行之间的间距为2

【技术实现步骤摘要】
提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统及修复方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统及修复方法。

技术介绍

[0002]土壤重金属污染是影响植物生长的重要因素，含量过高的重金属污染不仅导致植物无法正常生长，还可能随着水土流失蔓延到其它地区，影响生态环境。因此，土壤重金属修复技术的发展和使用刻不容缓。
[0003]现有技术中关于重金属修复的技术主要包括植物修复、微生物修复或者二者联合时修复。单纯的植物修复方法是选择具有重金属修复功能的植物种植于污染土壤中，比如黑麦草等，但是植物去除土壤中重金属的效率是比较低的。单纯的微生物修复方法是选择具有重金属降解作用的微生物，比如解磷微生物(“李敏,滕泽栋，朱静，宋明阳.(2018).解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展.《生态学报》，3393
‑
3402”)，但是微生物的新陈代谢作用需要消耗土壤中的大量有机质，长时间的修复虽然降低了重金属的含量，却使土壤中有机质的含量下降。植物联合微生物修复的方法实例，比如中国专利CN106001090A公开的一种矿山重金属污染土壤的吸附
‑
生物联合修复方法，其方法是：第1步，在矿山重金属污染表面施加可降解的重金属吸附材料，再在所述的表面放种植吸收重金属的植物，并对植物进行养护；第2步，对植物的地表部分进行割除，送入无害化处理工序；第3步，再在所述的地表位置再次施加可降解的重金属吸附材料，并进行植物养护；第4步，循环进行第2步～第3步的步骤，直到土壤中的重金属含量下降到设定水平；该方法通过吸附材料对土壤中的重金属进行富集，同时通过吸收重金属的植物对富集的重金属进行吸收，再将植被送入无害化处理，可以实现反复循环地重金属污染场地的修复；上述植物
‑
微生物修复的方法虽然可以提高降解重金属的效率，但是微生物或者植物的生命活动仍然需要消耗土壤中的有机质。
[0004]综上所述，需要开发一种可提高有机质含量的土壤重金属修复方法。

技术实现思路

[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统及修复方法，既提高了土壤中的有机质含量，又降低了土壤中的重金属含量。
[0006]本专利技术的目的是提供一种提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，包括重金属污染土壤、微生物、草本植物、豆科植物和有机废料；
[0007]所述豆科植物间隔种于所述重金属污染土壤中，相邻豆科植物行之间的间距为2
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5m，每行豆科植物附近均撒有根瘤菌菌粉；
[0008]所述有机废料铺设于相邻行的豆科植物之间，其上撒有EM菌，待所述有机废料腐熟后翻耕，得到草本种植土壤；
[0009]所述草本植物种植在草本种植土壤中；
[0010]本专利技术的重金属生态修复系统的土壤中水源来自自然降水或者人工灌溉，生态系统的光照强度变化为自然环境的太阳光变化。
[0011]优选的，上述提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，所述重金属污染土壤中含有Cu
2+
、Pb
2+
、Cd
2+
、Zn
2+
中的一种或多种。
[0012]优选的，上述提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，所述根瘤菌为放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)CGMCC No.10031、根瘤菌(Rhizobium pusense)CGMCC No.14489中的一种或两种。
[0013]优选的，上述提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，将所述根瘤菌制成菌粉后应用于所述生态系统中，所述根瘤菌菌粉按照以下方法制备而成：将根瘤菌菌种用YEM固体培养基活化，29
±
1℃培养2d后接种于TY液体培养基中，每100mL接种2环(以接种环计)，160r/min摇床培养2d，得到种子液，种子液以10％(v/w)的接种量接种于固态培养基中，26
‑
33℃发酵培养48
‑
72h，20
‑
30℃干燥，得到菌粉，菌粉中菌体数量达到109个/g以上；
[0014]所述固态培养基由豆粕、麸皮、无水氯化钙按照100:100:5的质量比例混合而成，固态培养基中含水量为40
‑
45％，灭菌后备用。
[0015]优选的，上述提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，所述草本植物为黑麦草、紫花苜蓿或者香根草；所述豆科植物为豇豆、大豆、红豆或者芸豆。
[0016]优选的，上述提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，所述有机废料为植物秸秆(比如农作物秸秆)或者树木落叶。
[0017]优选的，上述提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，还包括景观灌木，所述景观灌木两侧也撒根瘤菌菌粉，相邻豆科植物行的中间位置种植一行景观灌木，所述有机废料铺设在景观灌木与豆科植物之间的土壤表面。景观灌木用于保持水土和美化环境。
[0018]本专利技术还提供了一种利用上述生态系统进行土壤重金属修复的方法，包括以下步骤：
[0019]步骤一，选择待修复的土壤，除杂草，翻耕20
‑
40cm；
[0020]步骤二，3
‑
4月份播种豆科植物，并使相邻豆科植物行之间的间距为2
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5m；
[0021]步骤三，豆科植物幼苗生长至10
‑
20cm时，于距豆科植物行的两侧20cm以内的空间(即施用根瘤菌菌粉的距离与其相邻豆科植物行之间的间距小于等于20cm)施用根瘤菌菌粉，每亩5
‑
10kg；根瘤菌与豇豆等豆科植物根系共生，负载在豆科植物根系上；常规田间管理，待豆科植物成熟时，收获分别收获果实和植物秸秆，果实检测其中重金属含量，若不超标，则将其用作食材等，若重金属含量超标，则回收果实中的重金属；植物秸秆可作为下一年有机废料循环利用；
[0022]步骤四，施用根瘤菌菌粉5
‑
10d后，于相邻豆科植物行之间的土壤表面铺设有机废料，有机废料铺设厚度为5
‑
10cm，于有机废料中撒EM菌粉，每亩撒EM菌粉5
‑
10kg，发酵15
‑
20d；
[0023]步骤五，发酵结束后翻耕30
‑
40cm，播种草本种子，常规田间管理，直至草本植物成熟，刈割并回收草本植物，剩余的草自然生长，待成熟后再次刈割，刈割2
‑
3茬以后，最后一茬成熟时进行草地剥皮，用于草坪等制作；检测其中重金属含量，若不超标，则将其用作饲料等，若重金属含量超标，则回收草本植物中的重金属；
[0024]步骤六，每年重复上述步骤一至步骤五的操作一次，直至土壤中重金属含量符合
土壤质量标准。
[0025]优选的，上述利用上述生态系统进行土壤重金属修复的方法，步骤四中，每撒一层EM菌粉，其上铺一层有机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，其特征在于，包括重金属污染土壤、微生物、草本植物、豆科植物和有机废料；所述豆科植物间隔种于所述重金属污染土壤中，相邻豆科植物行之间的间距为2
‑
5m，每行豆科植物附近均撒有根瘤菌菌粉；所述有机废料铺设于相邻行的豆科植物之间，其上撒有EM菌，待所述有机废料腐熟后翻耕，得到草本种植土壤；所述草本植物种植在草本种植土壤中。2.根据权利要求1所述的提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，其特征在于，所述重金属污染土壤中含有Cu
2+
、Pb
2+
、Cd
2+
、Zn
2+
中的一种或多种。3.根据权利要求2所述的提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，其特征在于，所述根瘤菌为放射根瘤菌(Rhizobium radiobacter)CGMCC No.10031、根瘤菌(Rhizobium pusense)CGMCC No.14489中的一种或两种。4.根据权利要求3所述的提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，其特征在于，所述根瘤菌菌粉按照以下方法制备而成：将根瘤菌菌种用YEM固体培养基活化，29
±
1℃培养2d后接种于TY液体培养基中，摇床培养2d后，得到种子液，种子液接种于固态培养基中发酵培养48
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72h，20
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30℃干燥，得到菌粉，菌粉中菌体数量达到109个/g以上；所述固态培养基由豆粕、麸皮、无水氯化钙按照100:100:5的质量比例混合而成，固态培养基中含水量为40
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45％，灭菌后备用。5.根据权利要求3所述的提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，其特征在于，所述草本植物为黑麦草、紫花苜蓿或者香根草；所述豆科植物为豇豆、大豆、红豆或者芸豆。6.根据权利要求1所述的提高土壤有机质水平的重金属修复生态系统，其特征在于，所述有机废料为植物秸秆或者树木落叶。...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵瑞芬，冯悦晨，滑小赞，王森，程滨，杨斌，
申请(专利权)人：山西农业大学资源环境学院，
类型：发明
国别省市：