一种重金属超积累植物培育方法与流程

1.本发明涉及土壤改良技术领域，具体而言，涉及一种重金属超积累植物培育方法。


背景技术：

2.重金属是指原子密度大于5g/cm3的一类金属元素，大约有40种，主要包括cd、cr、hg、pb、cu、ag、zn和sn等。但是从毒性的角度一般把as、se和al等也包括在内。重金属污染不仅降低农作物产量和品质，导致土壤功能和质量的退化，影响农业生产的健康持续发展，而且通过径流和淋洗作用污染地表水和地下水，恶化水文环境，并可能通过直接接触、食物链等途径危及人类的生命和健康。目前我国的农田土壤受重金属的污染比较严重，尤其是镉、铅或锌等重金属的复合污染是个普遍现象，而且镉、铅等重金属的毒性较强，在土壤中无法自我分解而长期存在，因此对环境中的重金属污染的治理应该受到重视。
3.重金属超积累植物，是指能够超量吸收和积累重金属的植物，它们利用根系从土壤中吸取一种或多种重金属，并将其转移、贮存到植物的根、茎和叶体内，人们通过收割植株从而去除土壤中的重金属。超积累植物往往长期生长在重金属含量较高的土壤上，并经过不断的生物进化而形成的，或是通过遗传工程或基因工程培育和诱导而成。
4.在已发现的400多种重金属超积累植物中，存在着多种须根多的植物，如东南景天、木贼、宝山堇菜、鸭跖草和虎耳草等。这些重金属超积累植物，目前是直接种植栽培在被重金属污染的土壤中。一部分超积累植物具有植株偏小，生物量低，生长缓慢；而且植物器官会腐烂或落叶，导致重金属重返土壤。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种重金属超积累植物培育方法，此方法可以培育出降低土壤重金属含量的植物。
6.本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
7.本技术实施例提供一种重金属超积累植物培育方法，包括以下步骤：
8.选取饱满的东南景天种子进行碱水搓洗、晾干和浸种，并采用变温层积的方式进行催芽；
9.将开口的东南景天种子播种在苗床，培育得到东南景天种苗；
10.往重金属土壤的种植区域加入土壤调节剂，调节土壤ph至5～6.5，翻耕混合后将东南景天种苗移栽到种植区域；
11.采用有机肥和螯合微肥进行施肥，种植得到所述重金属超积累植物。
12.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
13.本发明的催芽步骤依次采用赤霉素浸泡、清水浸泡和变温层积的方式进行催芽，种子内可溶性糖开始增加，淀粉、蛋白质分解成小分子物质，为种子的萌发提前提供了能量和营养物质，为后续的发芽提供动力，相比其他催芽方式可以大幅提高玫瑰种子的发芽率，有助于东南景天植物的种植产量。
14.本发明在对东南景天进行移栽种植之前对土壤施加土壤调节剂，对土壤的ph升高，当ph值为5～6.5时，土壤中活性最大的锌和镉转化成较稳定的残留态，可以对后续东南景天对于重金属锌元素和镉元素的吸收起到促进作用，一方面利于东南景天植物的生长，另一方面可以减少土壤中重金属的含量。
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
16.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考具体实施例来详细说明本发明。
17.一种重金属超积累植物培育方法，包括以下步骤：
18.选取饱满的东南景天种子进行碱水搓洗、晾干和浸种，并采用变温层积的方式进行催芽；
19.将开口的东南景天种子播种在苗床，培育得到东南景天种苗；
20.往重金属土壤的种植区域加入土壤调节剂，调节土壤ph，翻耕混合后将东南景天种苗移栽到种植区域；
21.采用有机肥和螯合微肥进行施肥，种植得到重金属超积累植物。
22.本发明的催芽步骤依次采用赤霉素浸泡、清水浸泡和变温层积的方式进行催芽，种子内可溶性糖开始增加，淀粉、蛋白质分解成小分子物质，为种子的萌发提前提供了能量和营养物质，为后续的发芽提供动力，相比其他催芽方式可以大幅提高玫瑰种子的发芽率，有助于东南景天植物的种植产量。
23.本发明在对东南景天进行移栽种植之前对土壤施加土壤调节剂，对土壤的ph升高，当ph值为5～6.5时，土壤中活性最大的锌和镉转化成较稳定的残留态，可以对后续东南景天对于重金属锌元素和镉元素的吸收起到促进作用，一方面利于东南景天植物的生长，另一方面可以减少土壤中重金属的含量。
24.在本发明的一些实施例中，上述碱水搓洗的具体步骤为：配制碳酸钠含量为0.5～1.5％的碱水，将东南景天种子浸泡在碱水中1～3h，用手搓洗1～3min即可。采用碱水对东南景天种子进行搓洗可以对种皮进行破坏，方便碱水进入到种子内部，促进休眠的打破，加速发芽效果。
25.在本发明的一些实施例中，上述浸种为先采用浓度为0.5～0.8g/l的赤霉素浸泡3～5h，然后在清水中浸泡8～10h。赤霉素可以提高营养转化酶的活性，促进营养物质的转化、分解和利用，促进种子萌发。
26.在本发明的一些实施例中，上述变温层积的步骤具体为：在层积装置的底部铺一层湿河沙，然后倒入种沙混合物，再盖一层湿河沙，将层积装置放置在4～7℃环境下层积10～15天，再转移至20～28℃环境下层积10～15天。采用先低温再高温的层积方法，提高种子内可溶性糖的增加，为种子的萌发提供能量和营养物质。
27.在本发明的一些实施例中，上述湿河沙中的含水量为40～50％，上述种沙混合物
中种子与沙子的比例为1：(3～5)。
28.在本发明的一些实施例中，上述层积的条件为：空气湿度75～85％，光照2500～3000lux，光照时间为10～14h/d。
29.在本发明的一些实施例中，上述苗床步骤的营养土为沙土、园土、草炭土和腐殖土按照体积比为1：(2～3)：(0.5～0.8)：(0.3～0.6)混合而成。
30.在本发明的一些实施例中，上述土壤调节剂为赤泥、熟石灰和泥炭按照体积比为1：(0.5～0.8)：(0.2～0.5)混合而成。其中熟石灰用于提高土壤的ph值，改善其酸性土壤的性质，采用泥炭可以提高土壤中的有机质含量，赤泥可以加强熟石灰和泥炭的效果。
31.在本发明的一些实施例中，上述土壤调节剂的用量为10～18kg/亩。
32.在本发明的一些实施例中，上述有机肥的施用量为800～1200kg/亩，螯合微肥的施用量为5～10kg/亩。
33.以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
34.实施例1
35.一种重金属超积累植物培育方法，包括以下步骤：
36.选取新鲜、饱满的东南景天种子，将15g碳酸钠倒入1000g清水中，配制成碱水，将东南景天种子倒入碱水，先浸泡1h，然后用手搓洗3min，去除水表面的种皮或杂质，搓洗后的种子自然晾干2h，然后浸泡在0.8g/l的赤霉素溶液中浸种3h，然后浸泡在清水中10h，取出自然晾干；将干燥的种子与细沙按照1：5的质量比进行混合，得到种沙混合物，在层积装置内铺设含水量为40％的湿河沙，厚度为5cm，然后将种沙混合物铺设在湿河沙上，再在种沙混合物上盖一层10cm的湿河沙，将层积装置放置在4℃环境下层积12天，再转移至25℃环境下层积15天，其余层积条件相同，均为：空气湿度80％，光照2800lux，光照时间为12h/d，层积结束后发芽率达到96％；
37.采用干净沙土、菜园土、草炭土和腐殖土按照体积比为1：2：0.5：0.5混合而成，配制成苗床土，将开口的东南景天种子播种在苗床土上，培育得到东南景天种苗；
38.采用赤泥、熟石灰和泥炭按照体积比为1：0.6：0.3混合，配制得到土壤调节剂，将重金属土壤的种植区域进行翻耕，按照15kg/亩加入土壤调节剂，调节土壤ph至5.5，充分翻耕混合后将苗床上的东南景天种苗移栽到种植区域进行种植；
39.种植后采用有机肥和螯合微肥进行施肥，有机肥的施用量为800kg/亩，螯合微肥的施用量为8kg/亩，种植得到重金属超积累植物。
40.实施例2
41.一种重金属超积累植物培育方法，包括以下步骤：
42.选取新鲜、饱满的东南景天种子，将12g碳酸钠倒入1000g清水中，配制成碱水，将东南景天种子倒入碱水，先浸泡2h，然后用手搓洗2min，去除水表面的种皮或杂质，搓洗后的种子自然晾干1.5h，然后浸泡在0.6g/l的赤霉素溶液中浸种5h，然后浸泡在清水中8h，取出自然晾干；将干燥的种子与细沙按照1：3的质量比进行混合，得到种沙混合物，在层积装置内铺设含水量为45％的湿河沙，厚度为6cm，然后将种沙混合物铺设在湿河沙上，再在种沙混合物上盖一层12cm的湿河沙，将层积装置放置在7℃环境下层积10天，再转移至28℃环境下层积12天，其余层积条件相同，均为：空气湿度85％，光照2500lux，光照时间为13h/d，层积结束后发芽率达到96.4％；
43.采用干净沙土、菜园土、草炭土和腐殖土按照体积比为1：2：0.8：0.4混合而成，配制成苗床土，将开口的东南景天种子播种在苗床土上，培育得到东南景天种苗；
44.采用赤泥、熟石灰和泥炭按照体积比为1：0.6：0.2混合，配制得到土壤调节剂，将重金属土壤的种植区域进行翻耕，按照18kg/亩加入土壤调节剂，调节土壤ph至6.1，充分翻耕混合后将苗床上的东南景天种苗移栽到种植区域进行种植；
45.种植后采用有机肥和螯合微肥进行施肥，有机肥的施用量为850kg/亩，螯合微肥的施用量为5kg/亩，种植得到重金属超积累植物。
46.实施例3
47.一种重金属超积累植物培育方法，包括以下步骤：
48.选取新鲜、饱满的东南景天种子，将11g碳酸钠倒入1000g清水中，配制成碱水，将东南景天种子倒入碱水，先浸泡3h，然后用手搓洗1min，去除水表面的种皮或杂质，搓洗后的种子自然晾干2h，然后浸泡在0.6g/l的赤霉素溶液中浸种4h，然后浸泡在清水中10h，取出自然晾干；将干燥的种子与细沙按照1：3的质量比进行混合，得到种沙混合物，在层积装置内铺设含水量为50％的湿河沙，厚度为5cm，然后将种沙混合物铺设在湿河沙上，再在种沙混合物上盖一层10cm的湿河沙，将层积装置放置在6℃环境下层积15天，再转移至25℃环境下层积10天，其余层积条件相同，均为：空气湿度85％，光照3000lux，光照时间为12h/d，层积结束后发芽率达到97.1％；
49.采用干净沙土、菜园土、草炭土和腐殖土按照体积比为1：3：0.5：0.3混合而成，配制成苗床土，将开口的东南景天种子播种在苗床土上，培育得到东南景天种苗；
50.采用赤泥、熟石灰和泥炭按照体积比为1：0.8：0.3混合，配制得到土壤调节剂，将重金属土壤的种植区域进行翻耕，按照10kg/亩加入土壤调节剂，调节土壤ph至6.5，充分翻耕混合后将苗床上的东南景天种苗移栽到种植区域进行种植；
51.种植后采用有机肥和螯合微肥进行施肥，有机肥的施用量为950kg/亩，螯合微肥的施用量为9kg/亩，种植得到重金属超积累植物。
52.实施例4
53.一种重金属超积累植物培育方法，包括以下步骤：
54.选取新鲜、饱满的东南景天种子，将10g碳酸钠倒入1000g清水中，配制成碱水，将东南景天种子倒入碱水，先浸泡3h，然后用手搓洗1min，去除水表面的种皮或杂质，搓洗后的种子自然晾干1h，然后浸泡在0.8g/l的赤霉素溶液中浸种3.5h，然后浸泡在清水中9h，取出自然晾干；将干燥的种子与细沙按照1：4的质量比进行混合，得到种沙混合物，在层积装置内铺设含水量为50％的湿河沙，厚度为6cm，然后将种沙混合物铺设在湿河沙上，再在种沙混合物上盖一层10cm的湿河沙，将层积装置放置在6℃环境下层积10天，再转移至20℃环境下层积15天，其余层积条件相同，均为：空气湿度75％，光照2500lux，光照时间为12h/d，层积结束后发芽率达到97.7％；
55.采用干净沙土、菜园土、草炭土和腐殖土按照体积比为1：2.5：0.6：0.4混合而成，配制成苗床土，将开口的东南景天种子播种在苗床土上，培育得到东南景天种苗；
56.采用赤泥、熟石灰和泥炭按照体积比为1：0.5：0.2混合，配制得到土壤调节剂，将重金属土壤的种植区域进行翻耕，按照10kg/亩加入土壤调节剂，调节土壤ph至5.6，充分翻耕混合后将苗床上的东南景天种苗移栽到种植区域进行种植；
57.种植后采用有机肥和螯合微肥进行施肥，有机肥的施用量为1000kg/亩，螯合微肥的施用量为6kg/亩，种植得到重金属超积累植物。
58.实施例5
59.一种重金属超积累植物培育方法，包括以下步骤：
60.选取新鲜、饱满的东南景天种子，将12g碳酸钠倒入1000g清水中，配制成碱水，将东南景天种子倒入碱水，先浸泡3h，然后用手搓洗1min，去除水表面的种皮或杂质，搓洗后的种子自然晾干1h，然后浸泡在0.8g/l的赤霉素溶液中浸种3.5h，然后浸泡在清水中9h，取出自然晾干；将干燥的种子与细沙按照1：4的质量比进行混合，得到种沙混合物，在层积装置内铺设含水量为45％的湿河沙，厚度为8cm，然后将种沙混合物铺设在湿河沙上，再在种沙混合物上盖一8cm的湿河沙，将层积装置放置在6℃环境下层积12天，再转移至22℃环境下层积15天，其余层积条件相同，均为：空气湿度75％，光照2600lux，光照时间为12h/d，层积结束后发芽率达到96.4％；
61.采用干净沙土、菜园土、草炭土和腐殖土按照体积比为1：2.5：0.5：0.5混合而成，配制成苗床土，将开口的东南景天种子播种在苗床土上，培育得到东南景天种苗；
62.采用赤泥、熟石灰和泥炭按照体积比为1：0.7：0.2混合，配制得到土壤调节剂，将重金属土壤的种植区域进行翻耕，按照16kg/亩加入土壤调节剂，调节土壤ph至5.8，充分翻耕混合后将苗床上的东南景天种苗移栽到种植区域进行种植；
63.种植后采用有机肥和螯合微肥进行施肥，有机肥的施用量为800kg/亩，螯合微肥的施用量为8kg/亩，种植得到重金属超积累植物。
64.对比例1
65.本对比例与实施例1基本相同，区别在于本对比例中不采用土壤调节剂对种植区域进行调节。
66.对比例2
67.本对比例与实施例1基本相同，区别在于本对比例中将有机肥换成普通的化学肥料。
68.对比例3
69.本对比例与实施例1基本相同，区别在于本对比例中不加入螯合微肥。
70.实验例1
71.将实施例1～5和对比例1～3中培育种植的植物进行处理，计算地上部的锌积累量和镉积累量，其结果如表1所示。
72.表1
[0073][0074][0075]
从表1中可以看出，采用实施例1～5培育方法种植得到的植物地上部的锌积累量和镉积累量均高于对比例1～3，说明本发明实施例1～5的培育方法对锌和镉有较好的吸收效果。其中未对种植土进行调理的对比例1与实施例1相比，植物对锌和镉的吸收量均有明显降低，说明采用土壤调理剂对重金属污染后的土壤进行调理可以提高东南景天植物对土壤中国锌和镉的吸收。另外，对比例2和对比例3中改变了肥料种类，同样也对东南景天对于重金属离子的吸收起到了不好的影响。
[0076]
实验例2
[0077]
本实验例探究不同种子处理方法对东南景天种子的发芽影响。
[0078]
本实验组设置5个实验组，每个实验组100粒东南景天种子，其中实验组1不对东南景天种子进行碱水搓洗，直接将其在清水中清洗、晒干后进行浸种；实验组2中的层积方式为始终低温层积，层积温度在5℃；实验组3中的层积方法为始终常温层积，层积温度为25℃；实验组4中采用先常温(25℃)层积12天，再在低温(5℃)环境下继续层积，实验组5采用先低温(5℃)层积10天，然后再常温(25℃)继续层积。其与条件均同实施例1，不再赘述。工作人员分别在层积的第12天、第15天、第22天和第28天对种子的发芽率进行统计，其结果如表2所示。
[0079]
表2
[0080][0081]
从表2中可以看出，实验组5中的发芽率最高，为98％，说明采用碱水搓洗后又采用低温和常温层积的方式可以缩短种子发芽周期，实验组1中未经碱水搓洗，其28天的发芽率仅为65％，经后续观察，发现其在第42天可以得到最高发芽率98％，说明碱水搓洗可以有效解除种子的休眠，提高东南景天种子的发芽速率。实验组2～4均采用其他温度进行层积，其与实验组5相比都或多或少影响东南景天的发芽率。
[0082]
综上所述，本发明实施例的一种重金属超积累植物培育方法。本发明的催芽步骤依次采用赤霉素浸泡、清水浸泡和变温层积的方式进行催芽，种子内可溶性糖开始增加，淀粉、蛋白质分解成小分子物质，为种子的萌发提前提供了能量和营养物质，为后续的发芽提供动力，相比其他催芽方式可以大幅提高玫瑰种子的发芽率，有助于东南景天植物的种植产量。
[0083]
本发明在对东南景天进行移栽种植之前对土壤施加土壤调节剂，对土壤的ph升高，当ph值为5～6.5时，土壤中活性最大的锌和镉转化成较稳定的残留态，可以对后续东南景天对于重金属锌元素和镉元素的吸收起到促进作用，一方面利于东南景天植物的生长，另一方面可以减少土壤中重金属的含量。
[0084]
以上所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。