專利名稱：一種利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及農田污染土壤的再生和利用技術，具體地說是一種利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法。
背景技術：
隨著工業(yè)、農業(yè)的不斷進步，工農業(yè)活動給土壤帶入了大量的重金屬，土壤的重金屬污染具有嚴重性、長期性和廣泛性的特點，已經成為一個日趨嚴重的全球性環(huán)境問題(Peter et al.，2009)。重金屬污染會使土壤中的重金屬含量遠高于自然背景值,導致生態(tài)環(huán)境惡化、土壤質量退化等現(xiàn)象(陳懷滿.環(huán)境土壤學[M].北京科學出版社，2005.)。這些重金屬主要包括鉛、鋅、銅、鎘、鉻、鎳、汞和砷等，其中銅與其他重金屬元素相比毒性較強，污染也比較常見，因此土壤的銅污染問題十分嚴峻。土壤中的銅既是植物生長所必需的營養(yǎng)元素，又是一種污染元素。土壤中的銅如果超過一定濃度時就會產生很高的植物毒性，從而影響植物的生長發(fā)育和產量(Bona E, Marsano F，Cavaletto M etal. . Proteomic characterization of copper stress response in Cannabis sativaroots[J]. Proteomics, 2007，7:1121-1130)。未被污染的土壤中銅的正常含量一般是20-30mg/kg，而由于銅礦的開采、冶煉廠排放的“三廢”、含銅農藥和化肥的過量使用以及生活垃圾處理不當?shù)龋沟糜行┑貐^(qū)土壤含銅量高達原始土壤的幾倍甚至幾十倍，超出了土壤環(huán)境的承載能力(于紅麗，姚瑞芹，肖昕.銅脅迫對小麥幼苗細胞超微結構的影響[J].安徽農業(yè)科學，2010，38 (23) :12658-12660;劉錚.微量元素在我國農業(yè)中的應用，土壤養(yǎng)分，植物營養(yǎng)與合理施[M].北京農業(yè)出版社，1981: 92-110;陳懷滿.土壤-植物系統(tǒng)中的重金屬污染[M].北京科學出版社，1996:168-194.)。在修復重金屬污染土壤的措施當中主要是物理化學修復和生物修復研究應用得最多，生物修復又包括動物、微生物和植物修復三種，其中植物修復有著成本低，操作簡單、不會造成二次污染等優(yōu)點(唐蓮，劉振中，蔣任飛.重金屬污染土壤植物修復法[J].環(huán)境保護科學，2003，29 (120) :33-36.)，在土壤修復治理方面有很大的發(fā)展?jié)摿蛻们熬?。植物修復主要是利用超富集植物來降低土壤中重金屬的濃度，從而達到修復土壤的目的。近年來，對于銅污染的植物修復研究發(fā)展得很快，在許多銅污染的礦區(qū)植物修復都廣泛應用。研究發(fā)現(xiàn)了海州香薷這種在礦區(qū)常見的植物，它是目前國內研究較多的銅超累集植物，且對銅的超累集效果很好O姜理英，石偉勇，楊肖娥，等.銅礦區(qū)超量積累Cu植物的研究[J].應用生態(tài)學報，2002，13 (7) :906-908.)。與海州香薷相似的鴨跖草對銅也有很強的耐性和超富集能力(廖斌，鄧冬梅，楊兵，等.鴨跖草對銅的耐性和積累研究[J].環(huán)境科學學報，2003，23 (6) =797-801.)。這兩種植物都有著適應能力差，植株矮小，生長緩慢，生物量小等缺點，對于銅污染嚴重的土壤修復的實際應用并不多。此外，還通過研究發(fā)現(xiàn)了蓖麻也是一種銅的超累集植物(康薇，鄭進.蓖麻——一種新的銅超積累植物[J].安徽農業(yè)科學，2011，39 (3):237-243.)，它植株高大，耐貧瘠，適應能力強，蓖麻油在工業(yè)上又具有廣泛的用途(趙宗保，華艷艷，劉波.中國如何突破生物柴油產業(yè)的原料瓶頸[J].中國生物工程雜志，2005，25 l-6.)。因此，在植物修復土壤銅污染的實際應用中，我們應尋求一些生物量大、耐貧瘠、適應能力強且具有經濟價值的新型超累集植物，同時借助其他科學技術來完善植物修復技術。

發(fā)明內容
本發(fā)明目的在于提供一種利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法，以解決超富集植物修復銅污染土壤技術中存在的生長緩慢、個體矮小、生物量小等問題，在修復土壤的同時又能帶來一定的經濟利用價值。為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為
一種利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法，其具體為將芝麻種植于銅污染土壤中，通過其自然生長過程中對銅的吸收富集能力從而去除土壤中過量的銅。所述芝麻是在重金屬銅污染地區(qū)進行野外大田種植，種植前，即5月-6月期間，對農田進行常規(guī)的耕地、施肥，并采用條播的方式將芝麻直播在污染土壤中，適時地追肥，間苗，保證每畝芝麻在8000-10000株，定期對農田進行除草、除蟲等田間管理。所述在污染土壤中種植的芝麻成熟后，芝麻地上部分積累大量的銅，收獲采割后進行處理，再種植新的芝麻，多次重復操作，能有效降低土壤中銅的含量，從而修復污染土壤。所述芝麻在污染土壤中正常生長，沒有明顯毒害癥狀，畝產約為8000-10000株左右，其成熟采割后，芝麻果實的含油量在50%-60%左右，且榨取的芝麻油中銅的含量符合國家食品標準。所述在銅污染土壤中種植的芝麻，芝麻將污染土壤中的銅向植株地上部分轉移，當芝麻成熟時，其地上部分能夠積累大量的銅，芝麻對銅的積累含量為地上部分〉地下部分> 土壤本底，表現(xiàn)出對銅的超富集能力，能有效降低土壤中銅的含量，從而修復污染土壤。本發(fā)明中的芝麻是我國四大食用油料作物的佼佼者，是我國主要油料作物之一，芝麻產品具有較高的應用價值。經試驗表明，芝麻對銅有很強的耐性和富集能力。本發(fā)明充分利用芝麻對銅的這一富集特性，將其種植在銅污染的農田地，吸收積累土壤中的銅，從而達到降低污染土壤中重金屬含量的目的。本發(fā)明的有益效果是
發(fā)明人通過試驗研究發(fā)現(xiàn)，芝麻對銅具有顯著的富集特性，能在銅污染的土壤中正常生長。本發(fā)明正是利用芝麻對銅的這一耐性和富集特征，將其直接種植于銅污染的農田，通過對成熟芝麻進行采割和處理，以達到修復土壤銅污染的目的。由于芝麻生長范圍較廣，生長周期短，生物量大，栽培較簡單，管理費低，其經濟價值很高，提取的芝麻油中銅含量很低，符合食用標準，能廣泛應用于醫(yī)藥和食品工業(yè)。因此，本發(fā)明為土壤銅污染的植物修復技術開發(fā)了新的植物資源品種，利用污染農田的種植芝麻產生經濟效益，無論從生態(tài)學角度，還是從經濟學角度都將具有重要的現(xiàn)實意義。


圖1為本發(fā)明實例中芝麻植株中重金屬的含量。
具體實施例方式下面結合具體實施方式
對本發(fā)明做進一步詳細描述。但不應將此理解為本發(fā)明上述主題的范圍僅限于下述實施列。實施例1污染礦區(qū)農田土壤修復試驗
試驗地點為湖南郴州礦區(qū)受重金屬污染的農田，該農田土壤為Cu、Zn、Pb、Cd、As的復合污染土壤(土壤重金屬的本底值見表I)。表I 土壤中重金屬的本底值單位mg/kg
權利要求
1.一種利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法，其特征在于將芝麻種植于銅污染土壤中，通過其自然生長過程中對銅的吸收富集能力從而去除土壤中過量的銅。
2.根據(jù)權利要求1所述的利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法，其特征在于所述芝麻是在重金屬銅污染地區(qū)進行野外大田種植，種植前進行常規(guī)的耕地、施肥，并將芝麻直播在污染土壤中，適時地追肥，間苗，保證每畝芝麻在8000-10000株，定期對農田進行田間管理。
3.根據(jù)權利要求1所述的利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法，其特征在于所述在污染土壤中種植的芝麻成熟后，芝麻地上部分積累大量的銅，收獲采割后進行處理，再種植新的芝麻，多次重復操作，能有效降低土壤中銅的含量，從而修復污染土壤。
4.根據(jù)權利要求1所述的利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法，其特征在于所述芝麻在污染土壤中正常生長，畝產約為8000-10000株左右，其成熟采割后，芝麻果實的含油量在50%-60%左右，且榨取的芝麻油中銅的含量符合國家食品標準。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用超富集植物——芝麻修復銅污染土壤的方法，以解決現(xiàn)有重金屬污染土壤修復技術中植物存在的生物量少、適應能力差、生長緩慢、不具有較好的經濟效益、實際應用綜合效果不大等問題。該方法是將芝麻直接栽種在重金屬污染的土壤中，進行常規(guī)栽培。芝麻在污染土壤中能夠正常地生長，沒有出現(xiàn)明顯的毒害癥狀，且不影響芝麻果實的含油量；而且其生長周期短、生物量大，其地上部分所吸收積累銅的含量遠遠超過了土壤的本底值，達到了超富集的水平。采用本方法栽培管理較簡單，費用低廉，并且可以在治理污染的同時得到一定的經濟收入。
文檔編號B09C1/00GK103028597SQ201310026580
公開日2013年4月10日 申請日期2013年1月24日 優(yōu)先權日2013年1月24日
發(fā)明者曾清如, 楊洋, 彭亮, 廖柏寒, 彭星, 陳志鵬 申請人:湖南農業(yè)大學