一种植物在锰尾矿渣上定居的方法

摘要

本发明公布了一种植物在锰尾矿渣上定居的方法，从而达到植物修复改良锰尾矿渣污染土壤的的目的。将混合肥料A和混合肥料B按质量比例40-50：1-3施于在锰尾矿渣区打造的植物种植坑中。在种植坑中搭配栽种芥菜和野葛或者芥菜和博落回。利用该方法可在较短时间内使植物在锰尾矿渣上定居，并形成较密的植被，显著降低锰尾矿渣地pH值并增加其有机质和氮的含量。该方法具有操作简单、费用低、阻控锰尾矿的锰和其他有害金属移迁扩散效率好并能美化环境等优点。本技术可用于矿山退化生态系统植被重建和盐碱地区绿化等方面。

说明书

技术领域

本发明涉及一种植物在锰尾矿渣上定居的方法，从而达到植物修复改良锰尾矿渣污染土壤的目的。

背景技术

    重金属含量高、营养贫乏、酸碱度不适宜和持水力弱等因素造成锰尾矿渣堆存地域植被缺乏，水土流失严重，重金属随雨水与扬尘扩散。锰尾矿渣已成为一种锰矿地区重要的污染源。通过筛选和栽培适宜植物，同时采作辅助措施，可在尾矿渣堆存区短时间内使植物定居，从而重建植被。有些植物能吸收固定重金属在其根部，有的植物能通过其根系分泌物及其凋落物的分解物与重金属结合形成难溶化合物，从而阻控重金属移迁扩散。重建的植被可控制土壤侵蚀和水土流失，增加土壤营养，恢复退化生态系统的功能和美化环境。在大面积尾矿渣污染区域重建植被，具有技术可靠、操作简便、成本低、控制污染物有效和对环境友好等多重优势。

在尾矿渣堆放区进行植被重建时，选择的植物应具有吸收污染物能力小或根部吸收能力强而转运能力弱，生长快，根系发达，耐旱性强和对重金属耐受性强等特征；选择耐土壤贫瘠的植物，通过植物的定居，增加土壤的营养。目前，很多的锰矿的尾矿库的矿渣堆放区上没有植被，我们通过试验研究发现，尾矿库中的矿渣的酸碱度是植物在上面生存的重要限制因子，由于矿渣的碱性和有机质的缺乏，导致了植物不能在尾矿库上生长，因此在植被重建时，要采用强化调控措施能促进植物在尾矿上定居和生长。

基于我们的研究结果，在植物修复锰尾矿库时，根据矿渣组成、养分含量和酸碱度，本发明选取对环境友好的植物必需元素配合处理，促进植物在尾矿渣上定居和生物量的增加，从而为快速有效地对锰尾矿污染地进行生物修复提供了一种新的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种植物在锰尾矿渣上定居的方法，该方法具有成本低、操作简便、对环境友好以及可广泛用于矿山污染控制的优点。

   一种植物在锰尾矿渣上定居的方法，步骤如下：

（1）配制混合肥料A，采用菜籽饼、动物粪便和稻田土配制而成，各组分的重量配比为：菜籽饼10-15份、动物粪便20-30份和稻田土55-70份；

（2）配制混合肥料B，采用树脂包膜、尿素、KH₂PO₄、(NH₄)₂SO₄、Ca(H₂PO₄)₂和CaSO₄配制而成，各组分的重量配比为：树脂包膜5-10份、尿素5-10份、KH₂PO₄ 10-15份、(NH₄)₂SO₄ 15-20份、Ca(H₂PO₄)₂ 15-20份和CaSO₄ 35-40份；

（3)在锰尾矿渣污染区平整样地，打造种植坑，种植坑长30-50cm、宽30-40cm、深10-l5cm；

（4）每个种植坑中放入4.0-5.0kg混合肥料A，0.1-0.3kg混合肥料B，并混合均匀； 

（5)在种植坑中栽培芥菜（Brassica juncea）和野葛（Pueraria lobata），或者栽培芥菜和博落回（Macleaya cordata）：种植芥菜时，在每个种植坑中播5-10颗芥菜种子，种子播在混匀的混合肥料上面，覆盖土1.5-2.5cm，种好后浇水；野葛用地下块根、节上含有不定根的地上匍匐茎或种子繁殖；博落回用种子或地下块茎繁殖； 

（6）植物凋落后，让这些植物凋落物自然腐烂或者收集这些植物材料的地上部分并覆盖在植物的基部，以保持栽培地更多的水分和有机质。

本发明的原理是：本发明是基于锰尾矿渣的酸碱度、有机质和有效营养元素含量为基础产生的。混合肥料A的作用丰富有机质等，可提高保水性，混合肥料B可用于局部中和锰尾矿渣的碱性，同时混合肥料B是一种可控释的肥料，可较长时间提供植物需要的营养元素，提高一些必需元素的利用效率。

野葛是一种草质藤本豆科植物，根分布在0-80cm深的土壤，能耐受弱碱环境，耐旱耐贫瘠，在锰尾矿渣堆放区的边缘能正常生长。 

博落回，高1-4m。根茎粗大，根系发达，耐旱耐贫瘠，能在锰尾矿渣堆放区的边缘正常生长。

芥菜，一年生或二年生草本，生长迅速，主侧根分布在约30厘米的土层内，在碱性环境下能生长，耐旱耐贫瘠，对各种不良环境有很强的适应性，是世界上用于植物修复的主要候选植物之一，能在锰尾矿渣堆放区的边缘正常生长。

    野葛、博落回和芥菜植物的栽培会中和土壤的碱性，而尾矿堆积区矿渣的碱性是植物不能定居的一个重要的限制因子，栽培这些植物有利于降低栽培地的pH，从而有利于其他植物在这里定居，同时也能促进土壤中P的活化，有利于植物生长。

    本发明的有益效果：

野葛、博落回和芥菜的耐碱性与耐旱性强，通过本发明的处理，在持水力弱的碱性尾矿渣中生长正常；这些植物生长快，在较短时间内形成较密的植被，而博落回和野葛地下块茎发达，可形成厚密的根状茎层，固定土壤，减少水土流失。

所用三种植物根部都能富集锰等元素，混合种植可增强固定锰等元素的效率，防止其移迁。

野葛是豆科植物，通过其生物固氮可增加污染土壤氮含量。

芥菜能以种子进行繁殖，繁殖系数大，根系能够分泌有机酸，能改善栽培地的土壤耕性。

博落回和野葛都是多年生的植物，繁殖方式多样，即可种子繁殖又可营养繁殖，可以在短时间内获得大量的植株，其地下块茎能进行无性繁殖，分蘖能力强。这些植物在第一次人工栽培后，不需再次播种。

控释肥呈酸性，能减弱碱性尾矿渣的碱性，且供肥持续时间长。豆科植物和芥菜对土壤的酸化效应，可以增加碱性尾矿渣中的矿质营养的水溶性，有利于植物吸收营养元素。

4-5月份收割芥菜的地上部分，将收割的植物覆盖在植物基部，覆盖植物材料可减少夏季土壤水分散失，增强抗旱性，提高土壤有机质含量。

本发明提供的一种植物在锰尾矿渣上定居的方法，具有操作简单、费用低、阻控锰尾渣中有害金属的扩散效率好和美化环境等优点。本技术可用于矿山退化生态系统植被重建和盐碱地绿化等方面。

 具体实施方式

实施例 1

    植物材料：芥菜（Brassica juncea），博落回（Macleaya cordata）。

其它材料：混合肥料A、可控释的混合肥料B和锰尾矿渣（来自未有生长植物的湘潭锰矿的小浒泥尾矿库）。

配制混合肥料A：采用菜籽饼10kg、动物粪便30kg和稻田土70kg进行配制，备用；

配制混合肥料B：采用树脂包膜5kg、尿素10kg、KH₂PO₄15kg、(NH₄)₂SO₄20kg、Ca(H₂PO₄)₂20kg和CaSO₄40kg进行配制，备用；

（1）锰尾矿渣自然风干，磨碎过0.5mm 孔径筛，得纯锰尾矿渣，备用。将纯锰尾矿渣、混合肥料A和混合肥料B按质量比例30：15：1进行混合，得改良锰尾矿渣。将改良锰尾矿渣5 kg和纯锰尾矿渣5 kg分别装入两花盆中，装好后每盆浇水400ml，花盆下面放有不漏水的盘子，置于自然环境中，作为对照。

2）9月中旬把芥菜的种子播入两花盆内，播种后浇水2次。7天后统计芥菜种子的发芽率，发现纯锰尾矿渣发芽率虽然低于改良锰尾矿渣，但二者没有显著差异。

3）10月统计芥菜幼苗的成活率，发现改良锰尾矿渣的平均成活率为95.0%，而纯锰尾矿渣没有植株成活。

4）第二年4-5月，将博落回种子发芽获得幼苗分别栽培于两花盆中，收获花盆中芥菜的地上部分，并将其覆盖植物基部。1个月后统计成活率，结果发现博落回幼苗在改良锰尾矿渣中平均成活率为89.8%，而纯锰尾矿渣没有植株成活。测定土壤pH值，有机质的含量，见表1，改良锰尾矿渣中的有机质明显增加，pH值下降，更利于植物的生存。改良锰尾矿渣上的博落回长势良好，并能产生大量的种子。

              表1 土壤中的有机质和pH值

 有机质(g/kg)pH对照1.44±0.06a8.22±0.33a改良锰尾矿渣5.68±0.18b6.95±0.42b

       注：不同字母表示同一列中处理与对照间的差异显著 (p<0.05)

5）第三年4-5月统计花盆中依靠地下块茎繁殖的幼苗数，结果发现，只要上一年有博落回生长的花盆，均能利用地下块茎繁殖出幼苗。 

本实例表明，利用本发明的方法，可以使植物能够在锰尾矿渣上定居和生长，并且能够自然繁殖。 

实施例 2

    植物材料：芥菜（Brassica juncea），野葛（Pueraria lobata）。

其它材料：混合肥料A、混合肥料B 

配制混合肥料A：采用菜籽饼150kg、动物粪便200kg和稻田土550kg进行配制，备用。

配制混合肥料B：采用树脂包膜100 kg、尿素50 kg、KH₂PO₄100 kg、(NH₄)₂SO₄150 kg、Ca(H₂PO₄)₂150 kg和CaSO₄350 kg进行配制，备用。

1)8月，在碱性锰尾矿渣区平整样地，打造种植坑，种植坑的规格为：长30-50cm、宽30-40cm、深10-l5cm；

2）每个种植坑中撤施混合肥料A的质量为4.0-5.0kg，混合肥料B的质量为0.1-0.3kg，并把二者混匀。

3）9月每个种植坑中播5-10颗芥菜种子，种子播在混合均匀的混合肥料上面，覆盖土1.5-2.5cm，浇水2次。

4）第二年3-4月，将野葛的地上匍匐茎（节上含有不定根）栽培于芥菜旁边，种植时，先将野葛匍匐茎剪切成10-30cm小段，每段至少带有1节。然后覆盖土约4-6cm，栽培后浇水2次。

5）4-5月，收割芥菜地上部分，收集这些材料覆盖在植物根部，增强植物抗旱性。

6）12月，让野葛凋落的叶片等器官自然腐烂在矿渣区。

7）第三年4-5月，统计每一种植坑中块茎繁殖的幼苗数和匍匐茎产生的幼苗数，结果发现，每一种植坑繁殖的幼苗平均为22株，野葛植株能够在锰尾矿渣区定居并能快速繁殖。

实施例 3

    植物材料：芥菜（Brassica juncea），博落回（Macleaya cordata）。

其它材料：混合肥料A、混合肥料B 

配制混合肥料A：采用菜籽饼120kg、动物粪便250kg和稻田土650kg进行配制，备用。

配制混合肥料B：采用树脂包膜80 kg、尿素70 kg、KH₂PO₄130 kg、(NH₄)₂SO₄180 kg、Ca(H₂PO₄)₂180 kg和CaSO₄370 kg进行配制，备用。

1)8月，在碱性锰尾矿渣区平整样地，打造种植坑，种植坑的规格为：长30-50cm、宽30-40cm、深10-l5cm；

2）每个种植坑中撤施混合肥料A的质量为4.0-5.0kg，混合肥料B的质量为0.1-0.3kg，并把二者混匀。

3）9月，每个种植坑中播种芥菜种子，种子播在混匀后的混合肥料上面，覆盖土约1.5-2.5cm，浇水2次。

4）第二年3-5月，将博落回幼苗栽培于芥菜旁边，栽培后浇水2次。

5）5月，收割芥菜地上部分，收集这些材料覆盖在植物根部，增强植物抗旱性。

6）12月，让博落回凋落的叶片等器官自然腐烂在矿渣区，让种子自然落在矿渣区。

7）第三年4-5月，统计每一沟中块茎和种子繁殖的幼苗数，结果发现，每一种植坑平均繁殖的幼苗为43株，博落回植株能够在锰尾矿渣区定居并能快速繁殖后代。