一种利用瑞典能源柳２号修复镉污染土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用瑞典能源柳２号修复镉污染土壤的方法，选取瑞典能源柳Ｓａｌｉｘ?ｄａｓｃｌａｄｕｓ的直径为１．５～２．０ｃｍ的１年生枝条，剪取长度１８～２０ｃｍ作为插穗，然后将插穗在沙床上避光保存；扦插前将插穗取出，浸入双吉尔－ＧＧＲ生根粉溶液之中，按株距为０．５～０．７５ｍ，行距为０．５～１ｍ的密度进行扦插，扦插时将插穗插入镉污染的土壤，地上露出３－５ｃｍ，以３～５年为一个生长期周期。在镉胁迫环境下，瑞典能源柳２号生长旺盛，生物量可达７．４～１０．９ｔ／ｈｍ２／年，土壤净化率０．３％～１．２％／年，年净化效率是超富集草本植物的４～７倍。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于环境保护
，涉及一种利用瑞典能源柳2号(Salixdascladus) 修复镉污染土壤的方法。
技术介绍
随着全球人口的快速增长、工业生产规模的不断扩大和城市化的快速发展，土壤 重金属污染越来越严重。据统计，1980年我国工业三废污染耕地面积266. 7万hm2，1988年 增加到666. 7万hm2，1992年增加到1000万hm2。目前，全国遭受不同程度污染的耕地面积 已接近2000万hm2，约占耕地面积的1/5。我国每年因重金属污染导致的粮食减产超过1000 万t，被重金属污染的粮食多达1200万t。据农业部环境监测系统近年的调查，我国24个 省(市)城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染区中，污染超标的 大田农作物种植面积为60. 6万hm2，占调查总面积的20%。其中重金属含量超标的农作物 种植面积约占污染物超标农作物种植面积的80%以上。在重金属污染土壤中，以镉污染较普遍，全国污染面积近1000万hm2。存在于污染 土壤中的镉离子，具有极强的生物迁移性，可以通过粮食、果蔬进入人类食物链，直接危害 人类健康。人摄取过量镉可导致蛋白尿、氨基酸和糖尿，影响钙和磷的吸收代谢，增加肾和 骨的病变，造成贫血、高血压、神经痛、骨质松软、肾炎和分泌失调等病症。镉在人体积蓄作 用，潜伏朗可长达10 30年。“痛痛病”就是由于长期饮用受镉污染的自来水或地表水，或 食用受镉污染的水进行灌溉的稻谷，造成的镉在体内蓄积的结果。因此，对土壤镉污染的治 理不仅是营造良好生态环境的需要，也是维护人类健康的当务之急。对镉污染土壤净化多采用工程措施和生物措施进行。工程措施主要是通过向污染 土壤中，施加硫酸、磷酸等无机酸，再以灌溉、淋洗等方式，将生成的无机盐排除土壤。采用 工程措施，不仅工作量大，成本高，而且生成的含有重金属的土壤溶液，没有脱离环境，还会 造成二次污染，并不能从根本上解决土壤的重金属污染问题。净化污染土壤最为有效的方 法是生物净化，就是通过耐重金属的植物根系吸收，将土壤中的重金属吸收后通过代谢，富 集在自身器官中，不再返回土壤，从而降低土壤中重金属含量。目前研究植物净化土壤有两类植物，即草本植物和木本植物。有些草本植物吸收 重金属能力很强，但草本植物死亡或者分枯枝落叶，又会将重金属返回到土壤。而木本植物 一般形成的器官是木材，可以用于建筑、家具、造纸等，使污染土壤的重金属彻底离开土壤， 脱离食物链，不会造成二次污染。Hinesly等(1982)认为植物对镉的吸收差异是由基因控 制的，基因型在植物对镉的吸收中占主导地位。根系氧化物不同，其根表淀积的铁氧化物胶 膜数量存在差异，这种差异直接影响到根表铁氧化物胶膜对镉的富集、吸收和运输。同时， 植物蒸腾速率、根系活性、根系周围环境和根系分泌物等的不同也导致植物对镉吸收运输 的差异。柳属植物对镉、铅等重金属的富集作用，已经引起有关学者研究，人们开始通过杂 交、克隆等手段，筛选出了一些重金属抗性和富集能力相对较强的品种。瑞典能源柳是瑞典农业大学和种子集团公司通过杂交培育的速生品种，主要作为能源植物先后在欧洲和北 美引种栽种；国外曾经报道，能源柳生长快，每三年轮伐期，每公顷可收获约25吨干物质 (Heller et al. ,2003 ；Matthews, 2001) 20世纪90年代，瑞典就开始利用能源柳对城市 废水、垃圾浙出液及生活污水进行治理，在城市排水沟、垃圾填埋场等营造能源柳林，使排 出的污水达到卫生标准(张文辉等，2006)。张文辉等近年来开展的相关研究证明，能源柳 具有吸附、耐受重金属能力，可在土壤镉含量大于200mg/kg的重度污染土壤上生长(薛建 永张文辉，植物研究，2008年7月，不同能源柳无性系对土壤镉污染的抗性研究)。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题在于提供一种利用瑞典能源柳2号修复镉污染土壤的方 法，通过在镉污染土壤上栽培能源柳，达到对镉污染土壤的永久修复。本专利技术是通过以下技术方案来实现，包括以下步骤1)选取瑞典能源柳2号(Salix dascladus)，剪取长度为18 20cm，直径为1. 5 2. Ocm的1年生枝条作为插穗，剪取插穗后立即扦插或者将插穗用沙土掩埋避光保存2 60天;2)扦插前将插穗取出，将下部削成40 45°的马耳型斜面，然后将插穗下部浸入 双吉尔-GGR生根粉溶液之中，浸入时间为1 1. 5h ；3)按株距为0. 5 0. 75m，行距为0. 5 Im的密度进行扦插，扦插时将插穗插入 镉污染的土壤，地面部分露出1. 5 2cm ；4)扦插完成后立即用洁净的水灌溉，灌溉后覆盖塑料薄膜；5)当插穗上萌发的嫩枝高度达到10 15cm时，抹芽，每个插穗上保留萌发的嫩枝 2 3个；6)进入苗木生长期后及时浇水、拔草，并在每年秋季收集落叶；7)以3 5年为一个生长周期，采伐地上茎干，保留伐桩高度3 5cm ；伐桩在次 年春天会继续萌发枝条，萌发枝条后及时抹芽，并保留嫩枝2 3个，开始新一轮的生长周 期。所述的插穗用沙土掩埋避光保存时，沙土的湿度为60% 70%，保存温度为4 6 °C，掩埋深度4 5cm。所述的马耳型斜面的长度为3 5cm。所述的双吉尔-GGR生根粉溶液是将双吉尔-GGRABT生根粉与水混合配置而成。所述的镉污染的土壤中镉的含量< 200mg/kg。所述的收集的落叶作为燃料处理，采伐的茎干作为燃料、木材、纤维材料处理，以脱离土壤环境。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果本专利技术通过在被镉污染的土壤上栽培无性系的瑞典能源柳2号Salixdascladu s 以修复镉污染的土壤，以三年作为一个生长周期，在镉胁迫环境下，能源柳生长旺盛，年生 产力大，年生物量可达7. 4 10. 9t/hm2。能源柳土壤年净化率可以达到0.3% 1.2%， 是一般超富集草本植物(如印度芥菜、白茅等)的4 7倍。镉在被能源柳吸收后，主要富集在根、茎、叶等部分，地上部分(茎、叶)占总富集量的63% 72%。镉以螯合态形式存 在于植物体中，具有稳定的化学特性，收获的能源柳叶子，可用于造纸；茎干可用于造纸，编 织，生物质能，纤维板，建筑材料等，吸收的镉被固定在纸张、建材中，脱离了土壤环境和食 物链，不会对环境造成二次污染。瑞典能源柳无性系对镉离子的富集作用明显，对土壤镉浓度< 200mg/kg的镉污 染土壤具有修复作用，最佳栽培密度可选用株距0. 5 0. 75m，行距0. 5 Im ；株行距(密 度)因污染严重程度确定，土壤污染越严重，密度越大。在土壤镉浓度相同的情况下，扦插 密度越大，单位面积上累积的生物量越大，对镉的吸附能力越强，土壤净化率越高。在栽培 密度相同情况下，随着土壤镉浓度的增加，单位面积的能柳生物量累积呈下降趋势，植物体 中富集的镉浓度呈增加趋势，土壤净化率下降。瑞典能源柳2号Salix dascladus为速生木本植物，每年的茎生物量高，可以用做 工业燃料、发电或制取工业酒精，在镉污染区种植能源柳不但能净化土壤中的镉，也可以提 供生物质能源，还改善了生态环境，这对镉污染土壤的生态修复具有重要的意义。而且瑞典能源柳2号Salix dascladus的树形本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用瑞典能源柳２号修复镉污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：１）选取瑞典能源柳２号（Ｓａｌｉｘ　ｄａｓｃｌａｄｕｓ），剪取长度为１８～２０ｃｍ，直径为１．５～２．０ｃｍ的１年生枝条作为插穗，剪取插穗后立即扦插或者将插穗用沙土掩埋避光保存２～６０天；２）扦插前将插穗取出，将下部削成４０～４５°的马耳型斜面，然后将插穗下部浸入双吉尔－ＧＧＲ生根粉溶液之中，浸入时间为１～１．５ｈ；３）按株距为０．５～０．７５ｍ，行距为０．５～１ｍ的密度进行扦插，扦插时将插穗插入镉污染的土壤，地面部分露出１．５～２ｃｍ；４）扦插完成后立即用洁净的水灌溉，灌溉后覆盖塑料薄膜；５）当插穗上萌发的嫩枝高度达到１０～１５ｃｍ时，抹芽，每个插穗上保留萌发的嫩枝２～３个；６）进入苗木生长期后及时浇水、拔草，并在每年秋季收集落叶；７）以３～５年为一个生长周期，采伐地上茎干，保留伐桩高度３～５ｃｍ；伐桩在次年春天会继续萌发枝条，萌发枝条后及时抹芽，并保留嫩枝２～３个，开始新一轮的生长周期。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张文辉，马闯，薛建永，
申请(专利权)人：西北农林科技大学，
类型：发明
国别省市：87[中国|西安]