本發(fā)明涉及環(huán)保領(lǐng)域，具體而言，涉及一種鎘污染土壤的植物修復(fù)方法。

背景技術(shù)：

占據(jù)重金屬“五毒”之首的元素鎘在地殼中的含量約為0.11×10-6mg/kg。大量的鎘通過食物鏈進(jìn)入人體后會(huì)導(dǎo)致高血壓、骨痛病、骨質(zhì)疏松和肺水腫等各種疾病。

大氣沉降、污水灌溉、礦業(yè)和工業(yè)固體廢棄物、農(nóng)藥化肥等都是土壤鎘污染的主要來源。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國受cd污染的土地面積已超過15萬畝，每年由重金屬污染損失的糧食已有1200萬噸，僅鎘米就達(dá)5萬噸以上。已有研究發(fā)現(xiàn)，沈陽市污灌區(qū)污灌歷史達(dá)20多年，使得鎘污染耕地多達(dá)2500多公頃，已屬嚴(yán)重鎘污染程度。也有研究者發(fā)現(xiàn)污灌生產(chǎn)的稻米含cd濃度高達(dá)0.4-1.0mg/kg，江西某縣近一半的耕地遭到鎘污染。通過抽樣監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)，我國有數(shù)萬公頃的土壤重金屬超標(biāo)。

目前已有修復(fù)重金屬污染土壤的方法主要包括物理方法，如：換土法、蒸汽浸提法、玻璃化法、電動(dòng)力學(xué)法等；化學(xué)方法，如：化學(xué)淋洗法、溶劑浸提法、氧化法、還原法等。但這兩種修復(fù)方法都存在缺陷，例如：投資大、設(shè)備復(fù)雜、存在二次污染等，因此還不能實(shí)現(xiàn)大面積修復(fù)。作為當(dāng)前最受歡迎的修復(fù)手段，植物修復(fù)是以太陽能為驅(qū)動(dòng)力，利用修復(fù)植物的新陳代謝活動(dòng)來提取、揮發(fā)、降解、固定污染土壤中的重金屬。

天藍(lán)遏藍(lán)菜、寶山堇菜、球果蔊菜、忍冬、商陸、蜈蚣草、香根草、鱗苔草、印度芥菜等都是對(duì)重金屬鎘的超富集植物，但其中一些植物無法適應(yīng)干旱半干旱區(qū)特殊的環(huán)境而無法生存，有些雖然能存活下來，但生物量太小，富集的重金屬量非常少。

金盞菊不僅能夠適應(yīng)干旱半干旱區(qū)特殊的環(huán)境條件，而且對(duì)鎘濃度較高的土壤具有很強(qiáng)的耐性，在干旱半干旱區(qū)土壤中鎘濃度較高的情況下金盞菊的生長(zhǎng)不但不受抑制，生物量反而增大，且從花朵中可以提取花瓣色素，因此在鎘污染土地上種植金盞菊不僅能夠修復(fù)污染土壤而且能夠美化環(huán)境，獲得經(jīng)濟(jì)效益。

有鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種鎘污染土壤的植物修復(fù)方法，所述方法利用金盞菊對(duì)金屬鎘的耐受能力和富集能力，在鎘污染土壤上種植金盞菊，并通過合理的田間管理和采摘來達(dá)到讓鎘富集并最終被集中灰化處理的目的。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一個(gè)方面涉及一種鎘污染土壤的植物修復(fù)方法，在鎘污染土壤上種植金盞菊，并對(duì)花期結(jié)束后的金盞菊進(jìn)行灰化處理。

金盞菊對(duì)鎘濃度較高的土壤具有很強(qiáng)的耐性，并且在該種土壤環(huán)境條件下更易生長(zhǎng)，種植金盞菊可以將土壤中的鎘富集并通過花期結(jié)束后的刈割和灰化徹底清除掉其從土壤中富集得到的鎘。

優(yōu)選地，本發(fā)明的植物修復(fù)方法適用于干旱半干旱區(qū)的重金屬污染土壤。

干旱半干旱區(qū)環(huán)境特殊，許多具有鎘富集作用的植物無法生存，有些雖然能存活下來，但生物量太小，富集的重金屬量非常少，金盞菊不僅能夠適應(yīng)鎘濃度較高的土壤，還可以適應(yīng)干旱半干旱區(qū)特殊的環(huán)境條件，通過合理的種植和管理，其在干旱半干旱區(qū)土壤中鎘濃度較高的情況下生長(zhǎng)不但不受抑制，生物量反而增大，因此特別適于進(jìn)行干旱半干旱區(qū)的鎘污染土壤的修復(fù)。

優(yōu)選地，所述種植金盞菊的過程包括：

1)播種：施入基肥后使用地膜鋪蓋土壤，后點(diǎn)播金盞菊種子并進(jìn)行覆土；

2)田間管理：進(jìn)行間苗和定苗，發(fā)現(xiàn)缺苗時(shí)進(jìn)行補(bǔ)苗，并在培育過程中對(duì)幼苗進(jìn)行施肥、灌水、中耕除草和病蟲害防治；

3)采摘：在花期內(nèi)對(duì)金盞菊進(jìn)行花朵的采摘。

優(yōu)選地，在春季土壤解凍后先平整土地，施入基肥，在整好的地上提前7天以上鋪膜，按70cm行距劃線，用幅寬120cm的地膜，待地溫與地墑提起來后，按株距破膜點(diǎn)播金盞菊種子，每膜種2行。

根據(jù)金盞花不同生育期的需肥特點(diǎn)進(jìn)行施肥，每畝施入1000-1500kg腐熟的有機(jī)肥，結(jié)合翻地、整地施入作為基肥；可結(jié)合灌水進(jìn)行追肥，每畝追施尿素10kg，硫酸鉀5kg，混合均勻后在株間打洞深施，然后立即灌水。

灌水保證出苗水，灌足營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)水，全生育期金盞花每畝地需水240m³～300m³，前茬作物收獲后，及時(shí)深耕土地，11月份進(jìn)行冬灌，每畝灌水量60m³～80m³，要求灌足灌透，以保證來年播種出苗。

金盞花的中耕鋤草應(yīng)結(jié)合間、定苗進(jìn)行，苗期結(jié)合培土進(jìn)行，一般進(jìn)行3～4次中耕鋤草；灌水后待地表干燥時(shí)及時(shí)從行間或水塘內(nèi)在植株基部進(jìn)行培土，壓住地膜，促發(fā)不定根，防止倒伏。起壟種植培土厚度要求至少10cm；平地種植培土后應(yīng)成壟形，高度達(dá)到20cm。

優(yōu)選地，使用地膜覆蓋土壤7天以上。

優(yōu)選地，所述播種使用的種子為發(fā)芽率高于80％，凈度大于98％，純度大于99％，含水量小于12％的金盞菊種子，優(yōu)選地，在播種之前使用0.05-0.15％的高錳酸鉀溶液浸泡20-40分鐘。

以上述標(biāo)準(zhǔn)選種，為了防止病蟲害，使用高錳酸鉀進(jìn)行浸泡，浸泡完成后應(yīng)用清水沖洗并晾干。

優(yōu)選地，施入基肥的量為每畝地1000-1500kg，優(yōu)選地，所述基肥是充分腐熟的有機(jī)肥。

優(yōu)選地，所述點(diǎn)播的株距為25-35cm，優(yōu)選地，每穴點(diǎn)播2-3粒種子。

優(yōu)選地，在幼苗高達(dá)10-15cm時(shí)進(jìn)行間苗處理，在幼苗高達(dá)20-25cm時(shí)進(jìn)行定苗；優(yōu)選地，間苗時(shí)，每穴留2-3株，定苗時(shí)每穴留一株。

優(yōu)選地，所述病蟲害防治包括噴施百菌清可濕性粉劑或多菌靈粉劑的500-700倍液以治理病害；優(yōu)選地，所述病蟲害防治還包括噴施阿維菌素3000-5000倍液或b.t粉劑80-120倍液以防治蟲害。

為了防治病蟲害，在播種時(shí)應(yīng)對(duì)基質(zhì)做高溫滅菌處理；穴盤必須用0.3％-0.5％的高錳酸鉀溶液漫泡10分鐘后清水沖洗晾干；將穴盤放于育苗架上，保持幼苗的生長(zhǎng)環(huán)境通風(fēng)透氣，防治苗期猝倒病的發(fā)生。

金盞菊的病害以灰霉病、枯萎病和霜霉病為主，此時(shí)如果有病害發(fā)生可及時(shí)早噴施75％百菌清可濕性粉劑600倍液或多菌靈粉劑600倍液用于治理病害。金盞菊易受潛葉蠅、蚜蟲和菜青蟲侵害，可施用阿維菌素3000-5000倍液或b.t粉劑100倍液噴施，葉面和葉背都要充分噴透，以保證藥效。

優(yōu)選地，所述采摘每10-12天進(jìn)行一次，整個(gè)花期進(jìn)行6-7次，優(yōu)選地，采摘時(shí)，將花朵從花托下0.8-1.5cm花梗處剪下。

金盞菊的花期長(zhǎng)，一般在90天左右，全生育期需要采摘6-7次，金盞菊田間80％花朵完全開放后應(yīng)及時(shí)采摘，過早或過晚都會(huì)對(duì)產(chǎn)量和色素含量造成損失。在正常年份，金盞花一般在7月10日～15日進(jìn)行第一次采摘，以后每隔10d～12d采摘一次。金盞菊的花朵可以用來提取花瓣色素，并取得經(jīng)濟(jì)收益。

優(yōu)選地，所述灰化處理包括刈割地上部分并收獲地下部分，并集中將得到的莖稈和根系焚燒。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

(1)在重金屬鎘污染土壤上種植金盞菊既可以修復(fù)土壤、美化環(huán)境又能通過提取花瓣色素獲得經(jīng)濟(jì)效益；

(2)采摘花瓣后的金盞菊進(jìn)行灰化處理，不進(jìn)入食物鏈，對(duì)人類健康不產(chǎn)生危害；

(3)對(duì)于重金屬鎘的污染情況，金盞菊可用于土壤修復(fù)，這種修復(fù)方法費(fèi)用相對(duì)較低、修復(fù)效果明顯、可操作性強(qiáng)、而且不會(huì)對(duì)土壤理化性質(zhì)產(chǎn)生不利影響、不引起二次污染；

(4)金盞菊適應(yīng)干旱半干旱區(qū)特殊氣候環(huán)境的能力強(qiáng)，能夠大面積種植，地上生物量大，對(duì)干旱半干旱區(qū)重金屬鎘污染土壤具有修復(fù)作用。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，以下將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹。

圖1為不同鎘處理濃度下金盞菊地上部和地下部的干重的柱狀示意圖；

圖2為不同處理?xiàng)l件下金盞菊地上部和地下部的鎘含量的柱狀示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)理解，下列實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，而不應(yīng)視為限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中未注明具體條件者，按照常規(guī)條件或制造商建議的條件進(jìn)行。所用試劑或儀器未注明生產(chǎn)廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規(guī)產(chǎn)品。

實(shí)施例1

試驗(yàn)地：白銀市，民樂村(北緯36.43度，東經(jīng)104.39度，海拔1428m)，屬于中溫帶大陸型氣候，年均溫為6.7℃左右，年均降雨量為180mm。該地土壤ph值為8.04。40cm深度內(nèi)土壤中重金屬鎘的平均含量為2.98mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過甘肅省土壤環(huán)境背景值，也超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

春季土壤解凍后整地，并按照每畝地1000kg的標(biāo)準(zhǔn)施基肥(充分腐熟的有機(jī)肥)，按35cm株距破膜點(diǎn)播金盞菊種子，每穴點(diǎn)播2-3粒種子，點(diǎn)播后覆土0.5cm，每膜種2行，畝播金盞菊裸種量為50g～75g。對(duì)金盞菊進(jìn)行查苗補(bǔ)種(每穴留1珠健壯植株，每畝留苗4000株)、中耕鋤草、培土、施肥、灌水、病蟲害防治等正常的田間管理。

金盞菊田間80％花朵完全開放后及時(shí)采摘，在7月10日～15日進(jìn)行第一次采摘，以后每隔10d采摘一次，將花朵從花托下1.2cm花梗處剪下，提取花瓣色素，獲得經(jīng)濟(jì)效益。刈割地上部分后用旋耕機(jī)收獲地下部分，最后集中將莖稈和根系進(jìn)行灰化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中鎘的吸收。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在白銀市民樂村種植金盞菊，每畝地可獲得1500元的經(jīng)濟(jì)效益，金盞菊單株的地上部分干重為2.46g，地下部分干重為0.37g，金盞菊地上部分的重金屬鎘吸收量為19.14mg/kg(對(duì)金盞菊而言花所占的體積小，且其富集量本來就很少，因此計(jì)算地上部鎘的吸收量時(shí)，將花的富集量忽略不計(jì))，地下部分吸收量為74.01mg/kg，用旋耕機(jī)只有1/3的地下部分能被收獲，因此每種植一茬金盞菊可從一畝鎘污染土壤中帶走224.85mg的重金屬鎘，對(duì)干旱半干旱區(qū)重金屬鎘污染土壤具有修復(fù)潛力。

實(shí)施例2

試驗(yàn)地：白銀市梁莊村(北緯36.44度，東經(jīng)104.39度，海拔1448m)。屬于中溫帶大陸型氣候，年均溫為6.5℃左右，年均降雨量為182mm。該地土壤ph值為7.66。40cm深度內(nèi)土壤中重金屬鎘的平均含量為2.62mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過甘肅省土壤環(huán)境背景值，也超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

春季土壤解凍后整地，并按照每畝地1500kg的標(biāo)準(zhǔn)施基肥(充分腐熟的有機(jī)肥)，按33cm株距破膜點(diǎn)播金盞菊種子，每穴點(diǎn)播2-3粒種子，點(diǎn)播后覆土0.5cm，每膜種2行，畝播金盞菊裸種量為50g～75g。對(duì)金盞菊進(jìn)行查苗補(bǔ)種(每穴留1珠健壯植株，每畝留苗4200株)、中耕鋤草、培土、施肥、灌水、病蟲害防治等正常的田間管理。

金盞菊田間80％花朵完全開放后及時(shí)采摘，在7月10日～15日進(jìn)行第一次采摘，以后每隔10d采摘一次，將花朵從花托下0.8cm花梗處剪下，提取花瓣色素，獲得經(jīng)濟(jì)效益。刈割地上部分后用旋耕機(jī)收獲地下部分，最后集中將莖稈和根系進(jìn)行灰化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中鎘的吸收。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在白銀市梁莊村種植金盞菊，每畝地可獲得1500元的經(jīng)濟(jì)效益，金盞菊單株的地上部分干重為2.76g，地下部分干重為0.39g，金盞菊地上部分的重金屬鎘吸收量為19.04mg/kg(對(duì)金盞菊而言花所占的體積小，且其富集量本來就很少，因此計(jì)算地上部鎘的吸收量時(shí)，將花的富集量忽略不計(jì))，地下部分吸收量為73.21mg/kg，用旋耕機(jī)只有1/3的地下部分能被收獲，因此每種植一茬金盞菊可從一畝鎘污染土壤中帶走260.68mg的重金屬鎘，對(duì)干旱半干旱區(qū)重金屬鎘污染土壤具有修復(fù)潛力。

實(shí)施例3

試驗(yàn)地：白銀市永豐村(北緯36.44度，東經(jīng)104.37度，海拔1467m)。屬于中溫帶大陸型氣候，年均溫為6.3℃左右，年均降雨量為187mm。該地土壤ph值為8.49。40cm深度內(nèi)土壤中重金屬鎘的平均含量為2.58mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過甘肅省土壤環(huán)境背景值，也超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

春季土壤解凍后整地，并按照每畝地1200kg的標(biāo)準(zhǔn)施基肥(充分腐熟的有機(jī)肥)，按30cm株距破膜點(diǎn)播金盞菊種子，每穴點(diǎn)播2-3粒種子，點(diǎn)播后覆土0.5cm，每膜種2行，畝播金盞菊裸種量為50g～75g。對(duì)金盞菊進(jìn)行查苗補(bǔ)種(每穴留1珠健壯植株，每畝留苗4500株)、中耕鋤草、培土、施肥、灌水、病蟲害防治等正常的田間管理。

金盞菊田間80％花朵完全開放后及時(shí)采摘，在7月10日～15日進(jìn)行第一次采摘，以后每隔10d采摘一次，將花朵從花托下0.8cm花梗處剪下，提取花瓣色素，獲得經(jīng)濟(jì)效益。刈割地上部分后用旋耕機(jī)收獲地下部分，最后集中將莖稈和根系進(jìn)行灰化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中鎘的吸收。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在白銀市永豐村種植金盞菊，每畝地可獲得1500元的經(jīng)濟(jì)效益，金盞菊單株的地上部分干重為2.79g，地下部分干重為0.41g，金盞菊地上部分的重金屬鎘吸收量為19.24mg/kg(對(duì)金盞菊而言花所占的體積小，且其富集量本來就很少，因此計(jì)算地上部鎘的吸收量時(shí)，將花的富集量忽略不計(jì))，地下部分吸收量為74.61mg/kg，用旋耕機(jī)只有1/3的地下部分能被收獲，因此每種植一茬金盞菊可從一畝鎘污染土壤中帶走287.44mg的重金屬鎘，對(duì)干旱半干旱區(qū)重金屬鎘污染土壤具有修復(fù)潛力。

實(shí)施例4

試驗(yàn)地：白銀市永興村(北緯36.44度，東經(jīng)104.39度，海拔1442m)。屬于中溫帶大陸型氣候，年均溫為6.2℃左右，年均降雨量為185mm。該地土壤ph值為8.47。40cm深度內(nèi)土壤中重金屬鎘的平均含量為3.51mg/kg，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過甘肅省土壤環(huán)境背景值，也超過國家土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

春季土壤解凍后整地，并按照每畝地1200kg的標(biāo)準(zhǔn)施基肥(充分腐熟的有機(jī)肥)，，按25cm株距破膜點(diǎn)播金盞菊種子，每穴點(diǎn)播2-3粒種子，點(diǎn)播后覆土0.5cm，每膜種2行，畝播金盞菊裸種量為50g～75g。對(duì)金盞菊進(jìn)行查苗補(bǔ)種(每穴留1珠健壯植株，每畝留苗5000株)、中耕鋤草、培土、施肥、灌水、病蟲害防治等正常的田間管理。

金盞菊田間80％花朵完全開放后及時(shí)采摘，在7月10日～15日進(jìn)行第一次采摘，以后每隔10d采摘一次，將花朵從花托下0.8cm花梗處剪下，提取花瓣色素，獲得經(jīng)濟(jì)效益。刈割地上部分后用旋耕機(jī)收獲地下部分，最后集中將莖稈和根系進(jìn)行灰化處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)土壤中鎘的吸收。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在白銀市永興村種植金盞菊，每畝地可獲得1500元的經(jīng)濟(jì)效益，金盞菊單株的地上部分干重為2.53g，地下部分干重為0.35g，金盞菊地上部分的重金屬鎘吸收量為20.63mg/kg(對(duì)金盞菊而言花所占的體積小，且其富集量本來就很少，因此計(jì)算地上部鎘的吸收量時(shí)，將花的富集量忽略不計(jì))，地下部分吸收量為73.68mg/kg，用旋耕機(jī)只有1/3的地下部分能被收獲，因此每種植一茬金盞菊可從一畝鎘污染土壤中帶走303.95mg的重金屬鎘，對(duì)干旱半干旱區(qū)重金屬鎘污染土壤具有修復(fù)潛力。

實(shí)驗(yàn)例

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)6次，鎘的投加濃度分別為ck(0mg/kg)、處理1(10mg/kg)、處理2(30mg/kg)、處理3(50mg/kg)、處理4(100mg/kg)，實(shí)驗(yàn)土為無污染的草甸棕壤土，選取直徑20cm，高15cm的塑料盆，每盆裝土2.0kg，平衡一個(gè)月待用，選擇長(zhǎng)勢(shì)一致的金盞菊苗子，每盆種1棵，花盆擺放在蘭州大學(xué)實(shí)驗(yàn)基地。待金盞菊開花后分別測(cè)定不同處理?xiàng)l件下其地上部和地下部的干重以及各部分對(duì)重金屬鎘的富集量。

由圖1可知，處理1、處理2和處理4條件下金盞菊的地上生物量顯著高于對(duì)照，處理1和處理2條件下金盞菊的地下生物量也顯著高于對(duì)照，處理4條件下金盞菊的地下生物量與對(duì)照相當(dāng)，以上結(jié)果表明金盞菊的生長(zhǎng)幾乎不受鎘污染的影響，鎘濃度較低時(shí)反而促進(jìn)金盞菊的生長(zhǎng)，金盞菊對(duì)鎘污染土壤具有很強(qiáng)的耐性，具有修復(fù)鎘污染土壤的潛力。

由圖2可知，各處理?xiàng)l件下金盞菊地下部鎘的富集量遠(yuǎn)大于地上部的富集量，隨著處理中鎘濃度的增加，金盞菊富集重金屬鎘的量也增加，由此可見金盞菊對(duì)重金屬鎘污染土壤具有很強(qiáng)的修復(fù)作用。

盡管已用具體實(shí)施例來說明和描述了本發(fā)明，然而應(yīng)意識(shí)到，在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以作出許多其它的更改和修改。因此，這意味著在所附權(quán)利要求中包括屬于本發(fā)明范圍內(nèi)的所有這些變化和修改。