一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法.pdf

本发明公开了一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法，该方法首先测定重金属铅污染土壤中铅的含量，然后选择合适玉米品种，常规种植水肥管理，到成熟期后，对玉米进行整株收割，同时对籽粒进行铅含量测定，铅含量未超标的，籽粒用于饲料，剩余根茎叶进行灰化处理，籽粒铅含量超标的对整株进行灰化处理，提取重金属铅。利用铅高富集玉米对铅污染土壤修复治理，具有对环境扰动少、不破坏土壤理化性质，不引起二次污染，费用低廉，同时，玉米生物量大，生命力旺盛，生长周期短，易于栽培管理，适于机械化收割，适合于大面积种植，并且对其积累的重金属铅可进行回收利用，进一步提高经济效益。

1.  一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法，其特征在于，将铅高富集玉米品种种植于重金属铅污染的土壤中修复土壤铅污染，方法包括：
步骤一、测定重金属铅污染土壤中铅的含量；
步骤二、针对重金属铅污染程度低50.65mg·kg^-1、中333.32mg·kg^-1、高715.46mg·kg^-1，选择茎叶高铅富集、籽粒低积累的品种，常规种植水肥管理；
步骤三、到成熟期后，对玉米进行整株收割，同时对籽粒进行铅含量测定；
步骤四、铅含量未超标的，籽粒用于饲料，剩余根茎叶进行灰化处理，籽粒铅含量超标的对整株进行灰化处理，提取重金属铅。

2.  如权利要求1所述的铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法，其特征在于，不同玉米品种对铅富集量系数不同，对土壤修复程度、修复年限不同。

一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法
技术领域
本发明属于土壤重金属污染的植物修复技术领域，尤其涉及一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法。
背景技术
铅(Pb)是现存环境中污染最严重的重金属元素之一，给动植物和人类带来了严重的危害，尤其在我国西南、中南地区已变得十分严峻。Pb在土壤中积累后，不仅影响农作物的产量和质量，并且通过食物链影响人类健康。铅中毒后会出现胃疼、头痛、颤抖等症状，严重时会致人死亡。近年来的研究表明，铅污染现象比较普遍，特别是在铅锌污矿开采区、污灌区和公路两侧。目前，我国受Pb等重金属污染的耕地面积近2000万公顷，约占总耕地面积的1/5。考虑到Pb对人体的危害以及土壤中Pb污染的普遍性和严重性，如何修复Pb污染土壤已成为世界各国科学家的研究热点。
在重金属污染的土壤中，传统的治理修复方法通常为物理和化学的方法，如稀释和覆土法、玻璃化技术、热处理技术、淋洗法、电化学法等，传统的修复方法虽然治理效果好，历时较短，但都存在许多缺陷，如成本高，难于管理，易造成二次污染，对环境扰动大等。为寻找新方法替代传统治理方法，目前有一种经济而又高效的植物修复技术得到广泛应用。
植物修复技术指利用植物及其根际微生物对土壤污染物的吸收、挥发、转化、降解、固定作用而去除土壤中污染物的修复技术。植物修复是目前解决重金属污染的主要形式，但传统的植物修复存在生物产量较低，整株积累的Pb总量有限，因此一直未能大规模推广运用，且修复年限较长，造成耕地闲置，并不适合农区耕地长期的重金属修复。而铅高富集玉米对Pb具有很好的耐性，且根系发达，地上部分生物量大、易于栽培管理和机械收获，不同品种、不同组 织部位对重金属富集程度存在明显的差异，有潜力成为一种新的修复植物。
发明内容
本发明的目的在于提供一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法，旨在解决传统的重金属铅污染修复方法成本高、难于管理、易造成二次污染、对环境扰动大的问题。
本发明是这样实现的，一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法，包括：
步骤一、测定重金属铅污染土壤中铅的含量；
步骤二、针对重金属铅污染程度选择合适玉米品种，常规种植水肥管理；
步骤三、到成熟期后，对玉米进行整株收割，同时对籽粒进行铅含量测定；
步骤四、铅含量未超标的，籽粒用于饲料，剩余根茎叶进行灰化处理，籽粒铅含量超标的对整株进行灰化处理，提取重金属铅。
进一步，不同玉米品种对铅富集量系数不同，对土壤修复程度、修复年限不同。
本发明针对不同污染程度的土壤种植铅富集程度不同的玉米品种，成熟后通过测定籽粒铅含量来决定是否整株收割，提取重金属铅，从而解决土壤铅污染问题。利用铅高富集玉米对铅污染土壤修复治理，具有对环境扰动少、不破坏土壤理化性质，不引起二次污染，费用低廉，同时，玉米生物量大，生命力旺盛，生长周期短，易于栽培管理，适于机械化收割，适合于大面积种植，并且对其积累的重金属铅可进行回收利用，进一步提高经济效益。
附图说明
图1是本发明实施例提供的铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以 解释本发明，并不用于限定本发明。
下面结合附图及具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。
请参阅图1：
本发明是这样实现的，一种铅高富集玉米品种修复土壤重金属铅污染的方法，包括：
S101、测定重金属铅污染土壤中铅的含量；
S102、针对重金属铅污染程度选择合适玉米品种，常规种植水肥管理；
S103、到成熟期后，对玉米进行整株收割，同时对籽粒进行铅含量测定；
S104、铅含量未超标的，籽粒用于饲料，剩余根茎叶进行灰化处理，籽粒铅含量超标的对整株进行灰化处理，提取重金属铅。
进一步，不同玉米品种对铅富集量系数不同，对土壤修复程度、修复年限不同。
实施例一
试验地点为四川农业大学多营农场温室大棚，将供试土壤装入直径28cm、深25cm的塑料盆中，每盆装土15kg。根据国家土壤环境质量标准，试验设置3个污染水平，污染水平1不添加Pb(NO₃)₂溶液作为对照，在污染水平2和3下则分别加入定量的Pb(NO₃)₂溶液。混匀后最终实测污染水平1、2、3浓度分别为50.65mg·kg^-1(土壤背景Pb浓度)、333.32mg·kg^-1和715.46mg·kg^-1(大于国家规定三级土壤Pb最大限值500mg·kg^-1)。
供试材料为由四川农业大学玉米研究所提供的12个自交系按Griffing4模式组配获得的66个杂交组合(F1)。
挑选供试材料大小一致的种子，采用育苗盘育苗的方式，待幼苗长至2-3片叶时，选择长势一致的幼苗移入塑料盆中，呈正三角形排列，每盆3株，每份材料种植4盆。水肥管理按玉米常规管理进行。
成熟期后采集供试材料穗位叶片，清洗去污后用105℃杀青，果穗收获脱粒后经65℃烘至恒重。样品用万能粉碎机(型号：Z-750)粉碎，并过40目筛， 装入塑料袋备用。
采用火焰原子吸收光谱法(SHIMADZUAA-6600，Japan)测定玉米叶片和籽粒的重金属Pb含量。Pb标准溶液采用国家标准，每份样品3次重复，取平均值，单位为mg·kg^-1，全过程用空白样(5％HNO₃)做对照。
不同浓度铅处理下，玉米不同组合地上部分干重见下表1，多重比较结果见表2。由表2可知，在土壤Pb浓度为50.65mg·kg^-1时，玉米地上部分干重与其余两个浓度Pb水平下的干重存在极显著差异，而在土壤Pb浓度为333.32和715.46mg·kg^-1条件下，玉米地上部分干重无显著差异，说明玉米对土壤中高浓度的Pb抗性较强。在高浓度铅污染(大于333.32mg·kg^-1)的土壤中一些玉米铅高富集品种生物量不会有太大的变化。
选择Pb富集量系数(地上部植物中元素质量分数×地上部植物生物量/土壤中元素质量分数)作为玉米Pb富集能力的评价指标，该指标相比传统的富集系数而言，不仅能够较好地指示某种植物地上部分积累重金属的能力，更能够反映植物对重金属污染土壤的适应能力，不同杂交组合Pb富集量系数见表3。



对茎叶铅高富集组合应用潜势进行评价。分别选取3个Pb水平下富集量系数最大的5个组合，进行土壤修复评价(表4)。按每公顷种植50000株，一年种植2季，Pb污染土壤深度15cm，土壤密度以2.57kg·m^-3计。
综合茎叶、籽粒Pb含量和修复年限来看，除污染水平3下有4个组合(郑58×昌7-2、郑58×ES40、综31×178、Mo17×R08)的籽粒Pb含量超标外，其余水平下的茎叶富集量系数较高的组合均能够在修复Pb污染土壤的同时，兼顾籽粒不受到Pb污染，保障了粮食安全生产，虽然随着土壤Pb浓度的升高，修复年限有所增加，但仍在可接受的范围内。
表4茎叶高Pb组合的土壤修复评价

茎叶铅低富集组合应用潜势评价。选取3个Pb污染水平下茎叶Pb含量最低的5个组合，进行应用潜势评价，从表5中可以看出，在污染水平1下的3个组合(沈137×B73、沈137×S37、昌7-2×ES40)未超过国家饲料卫生标准的限值(8mg·kg^-1)，这三个组合可适用于低Pb污染区域，既兼顾玉米茎叶的饲用价值，同时也避免籽粒受到Pb污染。尽管污染水平2仍在国家允许的二级 土壤范围内，但在污染水平2和3下，所有组合的茎叶Pb含量均远超国家标准，在污染水平1下，也有95.45％的组合茎叶超标，因此本研究表明在重金属铅污染的土壤中最好种植茎叶高积累Pb的玉米品种，因为大多玉米品种茎叶都会超标，成熟后应灰化处理。
表5茎叶低Pb组合的应用潜势评价

上述实例表明，玉米对铅胁迫具有较强的耐性和对污染土壤中的铅具有较强的累积能力，同时不同玉米品种对铅的耐性和累积能力不同，针对不同污染程度的铅污染土壤可以选择合适的玉米品种进行土壤修复，部分品种籽粒未超标，还可以用于饲料和粮食安全生产。
利用超富集植物对土壤的修复原理，本发明通过种植铅高富集玉米来吸收和提取受重金属铅污染土壤中的铅，从而解决土壤铅污染问题。利用铅高富集玉米对铅污染土壤修复治理，具有对环境扰动少、不破坏土壤理化性质，不引起二次污染，费用低廉，同时，玉米生物量大，生命力旺盛，生长周期短，易于栽培管理，适于机械化收割，适合于大面积种植，并且对其积累的重金属 铅可进行回收利用，进一步提高经济效益。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。