用于提高对PB和AS污染土壤修复能力的苎麻种植方法.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 102165889 A (43)申请公布日 2011.08.31 CN 102165889 A *CN102165889A* (21)申请号 201110025786.9 (22)申请日 2011.01.25 A01G 1/00(2006.01) (71)申请人 湖南农业大学 地址 410128 湖南省长沙市湖南农业大学苎 麻研究所 (72)发明人 揭雨成 佘玮 鲁雁伟 邢虎成 康万利 朱守晶 (74)专利代理机构 长沙永星专利商标事务所 43001 代理人 周咏 米中业 (54) 发明名称 用于提高对 Pb 和 As 污染土壤修复能力的苎 麻种植方法 (57) 摘要。

2、 本发明公开了一种用于提高苎麻对 Pb 和 As 污染土壤修复能力的种植方法 ： 是采用苎麻与蜈 蚣草间作， 间作密度为苎麻种植密度为 5 蔸 /m2， 套作蜈蚣草 120 株 /m2， 苎麻品种为湘苎三号和中 苎一号。本发明方法不仅提高了苎麻对 Pb、 As 复 合污染土壤的修复能力， 同时能提高苎麻产量、 收 获蜈蚣草。 一方面治理了土壤， 另一方面满足了人 们对苎麻的需求， 在修复污染土壤的同时使经济 效益最大化。 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 8 页 CN 102165892 A1/1 页 2 1. 一种。

3、用于提高对 Pb 和 As 污染土壤修复能力的苎麻种植方法， 其特征是在种植的苎 麻中， 间作蜈蚣草。 2. 根据权利要求 1 所述的苎麻种植方法， 其特征在于苎麻的品种为湘苎三号， 其种植 密度为 4-5 蔸 /m2， 套作蜈蚣草 120 株 /m2。 3. 根据权利要求 1 所述的苎麻种植方法， 其特征在于苎麻的品种为中苎一号， 其种植 密度为 4-5 蔸 / m2， 套作蜈蚣草 120 株 /m2。 权 利 要 求 书 CN 102165889 A CN 102165892 A1/8 页 3 用于提高对 Pb 和 As 污染土壤修复能力的苎麻种植方法 技术领域 0001 本发明涉及一种苎。

4、麻的种植方法， 用于提高苎麻对 Pb 和 As 复合污染土壤修复能 力。 背景技术 0002 苎麻为中国起源的一种经济作物， 其种植面积和出口额均居世界第一。苎麻不仅 能作为纺织原料， 对 Pb、 As、 Cd 等重金属污染土壤具有较好的修复作用。随着经济的高速发 展， 人们对麻的需求不断增加， 苎麻的产量有待提高， 而人类活动诸如采矿， 冶炼， 加工， 农 业， 及废弃物处置等所造成的土壤重金属污染日益加重， 不仅导致土壤退化， 降低农产品品 质和产量， 而且还通过直接接触、 食物链等途径危及动物和人类健康。自 1983 年美国科学 家 Chaney 首次提出了利用某些能够积累重金属的植物清。

5、除土壤重金属污染的设想以来， 很多植物被用于生态修复重金属污染土壤， 达到污染治理与生态修复的目的。如何在提高 苎麻产量同时提高苎麻对污染土壤的修复能力， 尤其是提高对 Pb 和 As 污染土壤的修复能 力， 是目前亟待解决的问题。 发明内容 0003 本发明的目的在于提供一种用于提高对Pb和As污染土壤修复能力的苎麻种植方 法， 既能提高苎麻产量又能提高对 Pb 和 As 污染土壤的修复能力。 0004 本发明提供的这种用于提高对Pb和As污染土壤修复能力的苎麻种植方法是在种 植的苎麻中， 间作蜈蚣草。 0005 所述苎麻的品种为湘苎三号， 其种植密度为 4-5 蔸 /m2， 套作蜈蚣草 1。

6、20 株 /m2。或 者苎麻的品种为中苎一号， 其种植密度为 4-5 蔸 / m2， 套作蜈蚣草 120 株 /m2。 0006 苎麻是一种对铅、 砷和镉等重金属有很好的积累能力的植物， 能够生长在重金属 污染严重的矿区， 蜈蚣草也是一种 As 超积累植物， 通过本发明方法苎麻与蜈蚣草间作后， 一是对苎麻各部位 Pb 含量都有促进作用， 有效提高了苎麻的 Pb 积累量， 尤其是对 “中苎一 号” 的积累量影响较大， 全年积累量提高 50%， “湘苎三号” 全年积累量也提高了 17%。如此 有效提高了植物修复能力， 按照本发明方法常年种植苎麻， 将使土壤中的Pb和As不断被苎 麻和蜈蚣草迁移出来。

7、， 达到修复 Pb、 As 污染土壤的目的。本发明方法通过间作的方式除了 能提高植物修复能力外， 还能有效提高苎麻的生物量， 生物量的提高一方面提高了苎麻产 量， 另一方面进一步加大了对 Pb 的迁移量。最终使得本发明在利用间作方式提高植物修复 土壤能力的同时还提高了苎麻的产量， 同时收获了蜈蚣草。 具体实施方式 0007 1 试验材料与方法 1.1 实验地点 环江毛南族自治县位于广西西北部、 地处云贵高原东南缘， 九万大山南麓， 四周山岭绵 说 明 书 CN 102165889 A CN 102165892 A2/8 页 4 延， 中部偏南为丘陵， 略呈高海拔为1693米， 最低海拔为149。

8、米。 环江属亚热带季风气候区， 气候温和， 雨水充沛、 日照充足、 冬无严寒、 夏无酷暑、 雨热同季、 无霜期长。 年均气温南邱陵 一带为19.9C,北部山区为了15.7C ； 一月平均气温10.1C， 七月平均气温是28C ； 历年最低气温为5.2 C， 无霜期 290 天， 年均日照时数 145.1 小时。 0008 1.2 试验材料 选择湘苎三号 （简称湘三） 和中苎一号 （简称中一） 作为试验材料。 2008 年 7 月移栽麻 蔸， 2008 年 10 月下旬收获第一季破杆麻， 2009 年于 6 月中旬， 8 月中下旬和 10 月下旬正常 收获3季麻。 蜈蚣草品种选择由中科院地理所提。

9、供， 收获第一季破杆麻之后种植， 并于2009 年 6 月和 2009 年 10 月随苎麻收获时间同时取样。 0009 1.3 试验方法 1.3.1 小区设计 选择 As、 Pb 污染土壤作为试验区， 土壤疏松为宜。小区四周挖掘排水沟， 小区实际种植 面积 40m2。设置 2 个品种 4 种种植方式， 3 次重复， 共计 24 个小区 ：（1） 湘三单作方式， 种 植密度 5 蔸 /m2， 套作蜈蚣草 120 株 ；（2） 湘三间作密度减半方式， 苎麻种植密度 3 蔸 / m2， 套作蜈蚣草 120 株 ；（3） 湘三间作密度正常方式， 种植密度 5 蔸 /m2， 套作蜈蚣草 120 株 （可。

10、 以是湘苎三号的种植密度为 4-5 蔸 /m2， 套作蜈蚣草 110-140 株 /m2。 ） ；（4） 中一单作方式， 种植 密度 5 蔸 / m2， 套作蜈蚣草 120 株 ；（5） 中一间作密度减半方式， 苎麻种植密度 3 蔸 / m2， 套作蜈蚣草120株 ；（6） 中一间作密度正常方式， 苎麻种植密度5蔸/ m2， 套作蜈蚣草120 株 ；（7） 蜈蚣草单作种植方式， 种植蜈蚣草168株;小区设置了2个空地作为空白对照。 小 区土壤中的 As 含量平均值为 30 mg/kg、 Pb 含量平均值为 411.5 mg/kg， PH 值为 4.73， 没有 超过国家土壤三级标准， 但远远超。

11、过全国土壤背景值的 9.2 mg/kg 和 23.6 mg/kg。 0010 1.3.2 农艺性状测量及调查 于苎麻收获时间， 每小区调查蔸数， 有效株、 无效株数， 计算有效株率。 每小区随机选取 10 株苎麻测量苎麻的株高、 茎粗、 皮厚。 0011 1.3.3 植物样品的采集及生物产量计算 苎麻样品按照五点取样法， 每小区取 5 蔸长势具有代表性苎麻， 按照叶、 骨、 麻壳、 原麻 和蔸分装。 蜈蚣草样品同样采取5点取样法， 每小区取5株蜈蚣草， 分地上部和地下部分装。 植物样品洗净后用去离子水冲洗， 按茎、 叶、 壳和原麻分开， 105杀青后于 65恒温烘烤至 完全干燥， 烘干后称量干。

12、重， 分别计算各部位含水量， 并计算生物产量和经济产量。 0012 1.3.4 土壤样品的采集 除去表层土壤， 用铲子在切割的土面上根据采土深度30cm取上下一致的约1cm厚 薄片， 每小区按多点混合采样。 0013 1.3.5 样品处理测试与数据分析 土壤样品自然风干后碾碎、 过 100 目筛备用。植物样品洗净后， 分为茎、 叶、 皮、 麻纤维 和地下部、 蜈蚣草样品分为地上部地下部， 先于 105杀青半小时， 然后在 65下烘干至恒 重， 研磨、 过80目筛备用。 土壤样品准确称取0.25g， 用王水-高氯酸法消化 ； 植物样品准确 称取 0.50g， 用硝酸 - 双氧水法消化。原子吸收法。

13、测定重金属 Pb 含量， 原子荧光法测定 As 含量。 说 明 书 CN 102165889 A CN 102165892 A3/8 页 5 0014 2 结果与分析 2.1 不同种植方式对苎麻生物产量的影响 从下表可以看出， 2009 年苎麻地上部生物量分布总趋势为叶 骨 壳 原麻。间 作方式提高了苎麻叶的生物量， 对原麻纤维生物量也有促进作用。间作正常小区地下部单 蔸生物量减少， 而间作减半小区地下部单蔸生物量增加。间作方式提高了地上部生物产 量， 其中湘三提高了 7%， 而中一提高了 8%， 而且两个品种均是间作正常小区地上生物量最 高， 湘三生物量要稍高与中一， 其中湘三间作正常小区最。

14、高， 每小区年平均生物量达到了 12.173kg/m2。 0015 表 1 苎麻单蔸生物量平均分配表 ( 干重， 单位 ： g/ 蔸 ) 2.2 不同种植方式对苎麻农艺性状和经济产量的影响 全年产量最高为中一间作正常小区， 亩产达到了 126kg， 湘三间作减半小区最低， 仅 79kg。湘三株高和有效株稍高， 而有效株率中一反而稍高。间作方式产量较单作方式要高， 湘三间作正常小区提高了 6%， 中一间作正常小区提高了 11%。 0016 表 2 苎麻平均农艺性状与年产量 说 明 书 CN 102165889 A CN 102165892 A4/8 页 6 2.3 不同种植方式对蜈蚣草生物产量的。

15、影响 蜈蚣草单作方式长势优于间作方式， 生物产量也高， 其根本原因是间作方式缺少阳光 与养料。蜈蚣草因为移栽较迟， 越冬后生长缓慢， 而 4 月的冰雹等气候原因导致了长势不甚 理想， 生物量相对较小。 与苎麻的间作方式对蜈蚣草生物量影响较大， 与苎麻营养和水分阳 光的竞争是生物量减少的最大原因。 而湘三间作减半种植方式下蜈蚣草生物量要高于湘三 间作正常， 中一正好相反。 0017 表 3 蜈蚣草农艺性状及生物产量 2.4 不同种植方式对苎麻吸收重金属的影响 2.4.1 苎麻蜈蚣草间作对苎麻各部位 Pb 含量的影响 三季麻各部位 Pb 含量趋势一般为壳 骨 叶 原麻， 其中湘三间作减半小区的原麻。

16、中 含量要高于叶中含量。苎麻蜈蚣草间作对各部位 Pb 含量都有一个促进作用 （除湘三间作减 说 明 书 CN 102165889 A CN 102165892 A5/8 页 7 半叶含量） ， 均高于单作方式下的各部位含量。 0018 表 4 苎麻各部位 Pb 平均含量 (mg/kg) 2.4.2 苎麻蜈蚣草间作对苎麻各部位 Pb 富集量的影响 从下表可以看到， 各种植方式的壳富集量相差不大， 而叶和骨的含量区别较大。 2009年 苎麻总富集量湘三间作正常小区最高， 其次是中一间作正常小区， 湘三间作减半小区最低。 而地下部富集量远高于地上部富集量。间作方式提高了 Pb 的富集量， 其中间作方。

17、式对中一 的富集量影响较大， 全年富集量提高超过了 50%， 而湘三全年富集量提高仅为 17%。 0019 表 5 各部位小区 Pb 总富集量 （mg/m2） 2.4.3 苎麻蜈蚣草间作对蜈蚣草 Pb 含量及富集量的影响 2009 年 6 月第一次蜈蚣草取样分析， 11 月收获蜈蚣草。蜈蚣草单作种植方式 Pb 含量 是最高。其中湘三间作正常小区迁移量要高于湘三间作减半， 而种植在中一中的蜈蚣草相 反， 间作减半种植方式下较高。从下表可以看出， 2009 年蜈蚣草平均 Pb 含量同样是单作方 式最高， 其次是湘三间作正常小区， 中一间作正常小区最低， 地下部富集量高于地上部富集 量。 0020 。

18、表 6 蜈蚣草重金属 Pb 平均含量及富集量 说 明 书 CN 102165889 A CN 102165892 A6/8 页 8 2.4.4 苎麻蜈蚣草间作对苎麻各部位 As 含量的影响 As 含量在三季麻体内分布总趋势是 ： 叶 壳 骨 原麻， 与 2009 年的各季别含量趋势 基本一致。间作方式降低了苎麻 As 的富集量， 其中中一的减幅较大， 达到了 13%。 0021 表 7 三季麻各部位 As 平均含量 （mg/kg） 2.4.5 苎麻蜈蚣草间作对苎麻 As 富集量的影响 各部位总富集量的趋势为 ： 叶 壳 骨 原麻， 其中 2 个品种的间作减半种植方式各 部位含量都较低， 产生的。

19、原因推测为气候干旱原因。2 个品种地下部富集量都是间作减半 单作 间作正常， 而地上部小区富集总量却是中一单作种植方式， 湘三间作减半种植方式 最低。 0022 表 8 各部位小区 As 总富集量 （mg/m2） 说 明 书 CN 102165889 A CN 102165892 A7/8 页 9 2.4.6 苎麻蜈蚣草间作对蜈蚣草 As 含量及富集量的影响 从下表可以看出， 蜈蚣草单作小区富集量最高， 其次是中一间作减半小区， 中一间作正 常小区最低。 间作方式中， 湘三间作正常小区迁移量要高于湘三间作减半， 而种植在中一中 的蜈蚣草相反， 间作减半小区下较高。 2009年蜈蚣草总含量与平均。

20、含量基本相同， 且湘三地 下部富集量小于地上部， 中一正好相反。 0023 表 9 蜈蚣草重金属 As 平均含量及富集量 3 结论 3.1 苎麻和蜈蚣草对Pb和As复合重金属污染具有较强耐性。 所有实验小区的苎麻生 长茂盛， 未出现毒害现象。蜈蚣草对 Pb、 As 复合重金属污染具有耐性， 并能极大的富集 As， 但是在 2 种间作种植方式的小区生长较蜈蚣草单作为差， 其主要原因是与苎麻水分营养和 阳光的竞争导致。 0024 3.2 实验结果表明苎麻蜈蚣草间作能提高苎麻的生物量， 湘三间作正常方式为 较湘三单作方式提高了 6%， 中一间作正常方式较中一单作方式提高了 11% ； 苎麻蜈蚣草间 。

21、作能提高苎麻的 Pb 富集能力， 湘三间作的年富集量较湘三单作方式的年富集量 17%， 中一 间作正常方式的年富集量较单作方式的年富集量提高 50% ； 苎麻蜈蚣草间作降低了苎麻的 说 明 书 CN 102165889 A CN 102165892 A8/8 页 10 As 富集能力， 湘三间作正常方式的年富集量较单作方式的年富集量降低了 2.7%， 而中一间 作正常方式的年富集量较单作方式降低了 17.3%。 0025 3.3 由于苎麻主要利用其纤维作为纺织原料， 不进入食物链， 而且纤维中重金属 含量不超标， 因此， 苎麻是一种利用重金属污染土壤的理想作物。 考虑在当地的污染条件下 Pb 污染相对比较严重， 选取湘三间作正常和中一间作正常种植方式进行土壤修复较为理 想。 说 明 书 CN 102165889 A 。