專利名稱：：一種重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法
技術領域：
：本發明涉及重金屬中輕度污染菜地土壤邊生產邊修復的方法，屬于污染土壤的治理
技術領域：
。技術背景目前，較為成熟的且用于土壤重金屬污染修復的物理化學技術有客土、翻土技術、淋洗技術、熱處理技術、電解技術、固化技術。上述物理化學修復技術，各有其優點，但都存在工程量大，費用昂貴，難以展開大規模污染土壤的改良，同時容易造成二次污染以及導致土壤結構破壞，土壤活性下降和土壤肥力退化等生態問題。植物修復(phytoremediation)是一種既能實現凈化目標又能產生良好的經濟效應并具有開發價值的新技術，與傳統的物理化學技術相比，具有技術和經濟上的雙重優勢。我國是蔬菜生產和消費大國，面積達1800萬公頃。菜地復種指數高，農藥和肥料投入大，且多數分布在城郊，受城市工業化污染影響大，因此土壤重金屬復合污染最為嚴重。菜地土壤復合污染使蔬菜質量降低，直接危害消費者健康，影響我國蔬菜出口創匯，因此，研發針對我國菜地土壤復合污染的生物修復技術對于保障農業的可持續發展、促進國民經濟健康運行具有重大意義。隨著環境問題的日益突出，對我國農業生產提出了新的要求，既要達到高產優質，又要實現資源的高效利用。目前我國土壤重金屬污染日益嚴重，而將大面積重金屬中輕度污染農田停止農作，進行長時間的植物或工程修復，這在我國人多地少的現狀下是不現實的。一方面存在栽培管理上的風險，另一方面影響正常的農業生產和農民收入。因此對于中輕度重金屬污染土壤，采用低投入和不破壞農田現有功能的原位即時修復、生物調控等途徑，降低土壤重金屬生物有效性和向作物可食用部位的運輸和積累，對提高農產品安全和質量具有更加重要的意義和應用前景。將超積累植物與蔬菜互作(間作、套作、輪作等)，利用超積累植物對重金屬的活化、優先吸收等特點，降低連作或與之套作蔬菜中重金屬含量，提高農產品安全，將是一條有效的途徑。
發明內容本發明的目的是提供一種重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法，既實現重金屬中輕度污染菜地土壤的原位修復，又能夠降低蔬菜中重金屬的含量，保障農產品安全。重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法，包括以下步驟1)春季在被鎘、銅、鋅重金屬污染的菜地土壤以間作方式種植東南景天和海洲香薷，種植密度株距10-15cm，行距30cm，施用促進東南景天和海洲香薷的根系生長的氮磷鉀復合肥和有機肥，施用促進東南景天和海洲香薷根際對重金屬吸收的螯合劑；2)定期收割東南景天，首次收割東南景天為生長3-4個月，以后每生長3個月或生長到30-40cm高度收割一次，收割時地上部留莖2-3cm高；10月分收獲海州香薷；3)海州香薷收獲后載種鎘富集油菜，株距為15-20cm，次年4月份收獲；4)油菜收獲后栽種黃瓜，株距為20-25cm，9月份黃瓜收獲后種植白菜，白菜收獲后種植海洲香薷，完成一個修復周期；5)將收割的東南景天和海洲香薷轉移到其它地方集中處理或進行資源化加工處理。本發明中，肥料用量按每畝施用復合肥20公斤，商品有機肥500公斤。施用的氮磷鉀復合肥，按重量比為N:P205:K20=15:15:15。上述的東南景天根際施用的螯合劑為3mmol/kg的DTPA，在收獲前15天施用。上述的海州香薷根際施用的螯合劑為3mmol/kg的EDTA，在收獲前15天施用。東南景天0^^^^戶^///1^1^)為多年生草本植物，莖、葉肉質狀；根狀莖橫走，葉互生，下部葉常脫落。與一般植物不同，東南景天是一種新的鋅、鎘超積累植物，同時對鉛有很強的富集能力，對土壤中高含量的鎘、鋅、鉛有很強的忍耐、吸收和積累能力。田間條件下，地上部干重可達3219kg/hm2，地上部Zn含量范圍為41345000mg/kg，平均值為4515mg/kg，鎘含量范圍在247381mg/kg，鉛含量為177mg/kg。在土壤鋅、鎘、鉛含量較低的情況下，東南景天體內也能富集大量的鋅、鎘、鉛，因此它可以修復重度污染和輕度污染的土壤。海州香薷是一年生草本植物，莖直立，在野外高達50150cm。據估計，海州香薷的干物質產量在野外可達4.5t/hm2。海州香薷對銅有極強的耐性，在野外能在含銅量為16458950mg/kg土壤環境中正常生長，其根系和地上部分的銅含量可高達2288mg/kg和304mg/kg，遠高于一般植物(030mg/kg)。在Cu污染嚴重的土壤中，海州香薷能通過強大而又密集的根系吸收和富集及忍耐高水平的銅，地上部的銅含量可達0.891.42kg/hm2，收獲地上部后可減少土壤中的銅含量。與傳統的污染土壤治理方法相比，本發明通過鋅鎘超積累植物東南景天、銅富集植物海洲香薷和鎘富集油菜與蔬菜的輪作或間作種植，結合不同的農藝調控措施，一方面利用超積累植物對重金屬的優先吸收提取，對地上部收獲物進行異地處理，降低土壤有效態重金屬含量，另一方面通過植物間的互作效應，降低與之互作的蔬菜的重金屬吸收和積累量，在不破壞農田生態環境和現有種植功能前提下，達到重金屬中輕度污染土壤的原位修復，保障農產品安全的目的，同時不影響正常的蔬菜生產和農民創收。該方法投資少，管理技術要求不高，不破壞土壤理化性質，無二次污染，是一種應用范圍廣、投資少、操作簡單的"邊生產邊修復技術"。本發明解決了中輕度菜地污染土壤修復與農業生產難以兼顧的問題，具有良好的社會效益、經濟效益和環境效益。圖1為本發明一個修復周期,土壤重金屬含量變化，圖中，a為修復前后土壤重金屬全量變化，b為修復前后土壤重金屬有效態變化。具體實施方式以下實例將進一步說明本發明方法的可行性和積極效果。在上海市嘉定區望新園藝場進行了為期兩年的修復試驗。該園藝場土壤重金屬含量普遍超標，屬中輕度污染土壤，其中土壤鎘、鋅、銅、鉛全量分別0.65mg/kg、207.35mg/kg、52.20mg/kg、禾卩58.14mg/kg，有效態分別為0.16mg/kg、7.08mg/kg、5.45mg/kg和1.64mg/kg。2005年3月開始試驗，土壤每畝施用復合肥(N:P205:K20=15:15:15)20kg，商品有機肥500kg，以基肥施入。在一個修復周期內，東南景天收獲4次，干物產量為448kg/667m2，地上部鎘含量為22.6mg/kg，鋅含量為5680.2mg/kg，鉛含量為94.6mg/kg，從土壤中帶走的鎘、鋅、鉛分別為10.0g/667m2、2009.5g/667m2和42.1g/667m2。海州香薷收獲1次，地上部干物產量320kg/667m2，銅含量為282.2mg/kg，鉛含量為68.6mg/kg，鋅含量為117.4mg/kg，從土壤中帶走的銅、鉛、鋅分別為為73.3g/667m2、7.8g/667m2、32.7g/667m2。油菜收獲1次，地上部油菜莖葉干物產量可達360kg/667m2，從土壤中帶走的鎘、鋅分別為1.4g/667m2和37.5g/667m2。黃瓜收獲l次，產量1480kg/667m2，白菜收獲2次，產量1986kg/667m2，兩種蔬菜體內重金屬含量均未超標，符合無公害蔬菜重金屬含量標準(表l)。完成一個修復200710070622.1說明書第4/4頁周期后，以土壤鎘、鋅、銅、鉛全量降低量計算的修復效率分別為13.8%，8.7%，2.9%和1.5%;以土壤鎘、鋅、銅、鉛有效態降低量計算的修復效率分別為50.7%，39.9%，43.1%和21.9°/。(見圖l)。表1試驗蔬菜1體內重金屬含量(mg/kg)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1.一種重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法，其特征在于包括以下步驟1)春季在被鎘、銅、鋅重金屬污染的菜地土壤以間作方式種植東南景天和海洲香薷，種植密度株距10-15cm，行距30cm，施用促進東南景天和海洲香薷的根系生長的氮磷鉀復合肥和有機肥，施用促進東南景天和海洲香薷對重金屬吸收的螯合劑；2)定期收割東南景天，首次收割東南景天為生長3-4個月，以后每生長3個月或生長到30-40cm高度收割一次，收割時地上部留莖2-3cm高；10月份收獲海州香薷；3)海州香薷收獲后載種鎘富集油菜，株距為15-20cm，次年4月份收獲；4)油菜收獲后栽種黃瓜，株距為20-25cm，9月份黃瓜收獲后種植白菜，白菜收獲后種植海洲香薷，完成一個修復周期；5)將收割的東南景天和海洲香薷轉移到其它地方集中處理或進行資源化加工處理。2.根據權利要求1所述的重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法，其特征是肥料用量按每畝施用復合肥20公斤，有機肥500公斤。3.根據權利要求1或2所述的重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法，其特征是施用的氮磷鉀復合肥，按重量比為N:P205:K20=15:15:15。4.根據權利要求1所述的重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法，其特征是東南景天根際施用的螯合劑為3mmol/kg的DTPA，在收獲前15天施用。5.根據權利要求1所述的重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復方法，其特征是海州香薷根際施用的螯合劑為3mmol/kg的EDTA，在收獲前15天施用。全文摘要本發明涉及重金屬中輕度污染菜地土壤的邊生產邊修復技術。步驟如下1)春季在被鎘、銅、鋅重金屬污染的菜地土壤以間作方式種植東南景天和海洲香薷，種植密度株距10-15cm，行距30cm；2)定期收割東南景天，首次收割東南景天為生長3-4個月，以后每生長3個月或生長到30-40cm高度收割一次，收割時地上部留莖2-3cm高；10月份收獲海州香薷；3)海州香薷收獲后載種鎘富集油菜，株距為15-20cm，次年4月份收獲；4)油菜收獲后栽種黃瓜，株距為20-25cm，9月份黃瓜收獲后種植白菜，白菜收獲后種植海洲香薷，完成一個修復周期。本發明利用超積累植物從土壤中帶走大量重金屬，達到降低蔬菜中重金屬的含量，保障農產品安全。文檔編號C05G1/00GK101116865SQ20071007062公開日2008年2月6日申請日期2007年8月31日優先權日2007年8月31日發明者李廷強,楊肖娥申請人:浙江大學