宽叶山蒿在修复土壤重金属镉污染中的应用

摘要

本发明公开了一种菊科植物宽叶山蒿，具体为宽叶山蒿在修复土壤重金属镉污染中的应用，将宽叶山蒿种植于重金属镉污染的土壤中即可。利用宽叶山蒿对重金属镉的富集特性，将其种植于污染土壤中，可吸收积累重金属镉，并将其大部分转运到地上部分；地上部分经灰化处理，提取重金属，以达到修复土壤重金属镉污染的目的。宽叶山蒿繁殖能力强，生长快速，能在极其贫瘠的土地上生长，在其生长过程中管理粗放，因而成本较低、可操作性强，开发了一种新的植物资源品种用于重金属污染土壤的植物修复。

说明书

技术领域

本发明涉及环境中重金属污染的修复技术领域，具体为宽叶山蒿在修复土壤重金属镉污染中的应用。

背景技术

随着经济全球化的迅速发展，全球土地重金属污染越来越严重。工业“三废”和机动车尾气的排放，污水灌溉及农药和化肥的滥用，造成了严重的环境和重金属污染。而环境中重金属镉（Cd）污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，其污染物在介质中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，还可经食物链传递等途径最终将影响人类健康，造成不可估量的影响。震惊世界的日本骨痛病事件就是由土壤中的镉元素污染造成的。因此，镉污染土壤急需治理。

土壤中的重金属具有生物不可降解性和相对的稳定性，因此利用植物对金属污染位点进行修复是解决环境中重金属污染问题的一个很有前途的选择。它具有投资少、效率高，且不造成二次污染等多种特性，在修复重金属土壤污染中显示了极大的潜力。富集植物大都以群落方式聚集于野外，主要在矿山区、成矿作用带、富含金属元素岩石风化而成土壤上。因此，对废弃的矿山或金属矿露头上自然生长的植物进行调查是寻找富集植物或超积累植物的有效方法。

目前发现的富集重金属植物绝大多数属于镍、铜、锌、硒、锰、砷等的富集植物，而镉的富集植物较少。镉的超积累植物包括遏蓝菜属的少数几种植物；镉的富集植物已发现的有香根草、苎麻、龙葵、小白酒、狼把草等，它们对镉单一及复合污染均有较强的耐性和积累能力。但是目前发现的大多数镉富集植物繁殖能力弱、生长缓慢、对土壤环境适应能力差等，在实际应用中受到限制。因此，寻找其他镉富集植物以克服现有修复植物的缺点，培育出繁殖能力强、生长快速、能适应极其贫瘠土地的品种，是镉污染土壤植物修复技术亟待解决的问题。

与此同时，随着工农业生产的发展，土壤镉污染呈加重的态势，尤其是农业土壤镉污染状况令人担忧。而目前可用于镉污染土壤修复的植物品种资源难以满足实际需要，急待进一步研究和扩大可用资源。另外，地球上植物资源相当丰富，要确定哪些植物是否对镉具有相应的富集特性，需要花费大量人力、物力和财力，也未必就能筛选出符合需要的植物品种，从而制约了植物修复的效率及应用。

宽叶山蒿 (拉丁名为Artemisia stolonifera (Maxim．) Kom)为菊科蒿属草本多年生植物，主产于分布于内蒙古、四川等地。

发明内容

发明人在从事重金属污染修复的研究工作中，继发现秃疮花、野茼蒿等重金属富集植物之后，再次发现：菊科蒿属植物宽叶山蒿（拉丁名为Artemisia stolonifera (Maxim．) Kom），对土壤环境中的镉重金属具有显著的富集特性。因此，本发明的目的就是针对上述可用于土壤重金属污染生物修复的植物品种资源不足的问题，提供一种新的植物品种宽叶山蒿在修复土壤重金属镉污染中的应用。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

宽叶山蒿在修复土壤重金属镉污染中的应用，在重金属镉污染的土壤中种植宽叶山蒿，对重金属镉污染的土壤进行修复。

所述的宽叶山蒿的种植方法为直接移栽，直接移栽于重金属镉污染的土壤中。

所述的宽叶山蒿的种植方法为播种，将宽叶山蒿种子直播种植于重金属镉污染的土壤中。

对栽种的宽叶山蒿进行定期收割植物的地上部分，并进行灰化处理，提取重金属。

宽叶山蒿在修复土壤镉污染中的应用，将宽叶山蒿（Artemisia stolonifera (Maxim．) Kom）种植于重金属镉污染的土壤中即可。通过宽叶山蒿根系大量吸收污染土壤中的Cd，并将其转移至茎和叶等地上部器官，从而实现除去土壤中污染物重金属Cd的目的。

宽叶山蒿的生命力非常旺盛，易于成活，可进行直接移栽或将种子直播生长；在自然条件下即可存活，在其整个生长过程中管理粗放。

作为优选：宽叶山蒿的种植步骤为：

1.幼苗准备：（1）采用直接移栽方式，自然条件下，将采集到的菊科蒿属植物宽叶山蒿（拉丁名为Artemisia stolonifera (Maxim．) Kom）幼苗直接移栽于有镉重金属污染的土壤当中。（2）在自然条件下种子直播方式，将采集到的菊科蒿属植物宽叶山蒿（拉丁名为Artemisia stolonifera (Maxim．) Kom）种子直接播种于有镉重金属污染的土壤当中。

2.日常管理：植物栽培期，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80%左右。

3.收割处理：85天后留茬收割植物的地上部分，并对收割的地上部分进行灰化处理，提取重金属镉。

待地上部分形成一定生物量时可进行定期收割，重金属Cd随着地上部分的收割被大量除去。其种子自然繁殖生长快速，留茬部分也可继续生长，不需每年栽种，能有效降低污染土壤中Cd的含量，从而修复污染土壤。

本发明中的宽叶山蒿（Artemisia stolonifera (Maxim．) Kom），为菊科蒿属多年生草本植物，经试验研究，证明其主要对镉（Cd）重金属具有耐性和富集特性。本发明充分利用了宽叶山蒿对Cd重金属的富集特性，将其幼苗移栽或将其种子直播至被重金属镉污染的土壤中，吸收积累污染土壤中的Cd重金属，并将其大部分转运到地上部分，降低土壤中Cd的含量，待地上部分形成一定生物量时，可留茬收割并进行灰化处理，进行连续提取重金属，从而达到减少污染土壤中Cd含量的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

发明人通过试验研究发现，宽叶山蒿对重金属镉具有显著的耐性和富集特性。本发明正是利用宽叶山蒿对重金属镉的这种耐性和富集特性，将其种植于镉污染土壤中，可吸收积累重金属镉，并将其大部分转运到地上部分，以达到修复污染土壤的目的。并且，由于宽叶山蒿繁殖能力强，生长快速，能在极其贫瘠的土地上生长，在其生长过程中管理粗放，因而成本较低、可操作性强，为重金属污染土壤的植物修复开发了新的植物资源品种。

附图说明

图1为实施例中不同Cd浓度处理条件下宽叶山蒿地上部生物量。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。

但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。

实施例1

本实施例为宽叶山蒿在修复土壤重金属镉污染中的应用：

试验地点设在四川农业大学教学科研农场土壤肥料试验站。

本试验采用盆栽模拟土壤重金属污染的方法，于春天开始，移栽菊科蒿属植物宽叶山蒿（Artemisia stolonifera (Maxim．) Kom）幼苗为采自四川省汉源县富泉联合铅锌矿区的隔代遗传种苗。将宽叶山蒿种植于投加梯度浓度重金属镉污染过的盆栽土壤中，每盆6棵，3次重复。于网室内栽培，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80%左右，85天后待植株成熟后，进行留茬收割植物收割和灰化处理，测定其中的重金属镉含量。

试验共设4个处理，分别为CK（不投加重金属）和4个不同投加重金属浓度试验，投加浓度为5 mg kg^-1 （T1）、30 mg kg^-1 （T2）、90 mg kg^-1 （T3）、120 mg kg^-1 （T4），投加的重金属形态分别为CdCl₂·2.5H₂O为分析纯试剂，以固态加入到土壤中，充分混匀，平衡四周后待用。

试验结果如下：

图1为不同Cd浓度处理条件下宽叶山蒿地上部生物量。经统计分析表明，Cd投加浓度为5、30、90 mg kg^-1的处理中，地上部生物量均比照相高，分别高出102.55%、58.20%和55.06%，表现出了极强的耐性。与此同时，在更高的Cd污染处理水平下，即投加浓度大于120 mg kg^-1以后，地上部生物量有所下降，与对照相比仅低了1.32%，说明了宽叶山蒿具有很强的耐性。

植物体内Cd含量测定结果见下述表1：

表1.不同处理浓度下宽叶山蒿对镉的富集特征

TF为转移系数，BCF为富集系数

表1结果表明，土壤中镉投加浓度在T1～T3浓度时，宽叶山蒿地上部转移系数也均大于1，在土壤中投加浓度为120mg kg-1时，植株地上部含量达到39.17 mg kg-1，且植株体内镉含量随投加浓度的增高而增高，说明宽叶山蒿具有一定的富集能力。

综合宽叶山蒿对镉的耐性和富集特征来看，宽叶山蒿为镉的耐性和富集植物，对Cd污染土壤具有较强的修复能力。