豨莶在修复土壤重金属镉污染中的应用 【技术领域】
本发明涉及环境中重金属污染的修复技术领域，尤其是一种植物豨莶在修复土壤重金属镉污染中的应用。
背景技术
环境中重金属镉(Cd)污染具有隐蔽性、长期性和不可逆性等特点，其污染物在介质中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解，还可经食物链传递等途径最终将影响人类健康，造成不可估量的影响。震惊世界的日本骨痛病事件就是由土壤中的镉元素污染造成的。因此，镉污染土壤急需治理。
利用重金属富集植物或超富集植物(hyperaccumulator)进行植物修复是当今环境科学的研究热点之一，它具有投资少、效率高，且不造成二次污染等多种特性，在修复重金属土壤污染中显示了极大的潜力。富集植物或超积累植物大都以群落方式聚集于野外，主要在矿山区、成矿作用带、富含金属元素岩石风化而成土壤上。因此，对废弃的矿山或金属矿露头上自然生长的植物进行调查是寻找富集植物或超积累植物的有效途径之一。
目前发现的镉超积累植物比较少见，包括遏蓝菜属的少数几种植物；镉的富集植物已发现的有香根草、苎麻、龙葵、小白酒、狼把草等，它们对镉单一及复合污染均有较强的耐性和积累能力。但是目前发现的大多数镉富集植物生长缓慢、植株矮小、地上部生物量小等，在实际应用中受到限制。因此，寻找其他镉富集植物以克服现有修复植物生长缓慢、植株矮小的缺点，培育出生长迅速、植株高、生物量大的品种，是镉污染土壤植物修复技术亟待解决的问题。
与此同时，随着工农业生产的发展，土壤镉污染呈加重的态势，尤其是农业土壤镉污染状况令人担忧。而目前可用于镉污染土壤修复的植物品种资源难以满足实际需要，急待进一步研究和扩大可用资源。另外，地球上植物资源相当丰富，要确定哪些植物是否对镉具有相应的富集特性，需要花费大量人力、物力和财力，也未必就能筛选出符合需要的植物品种，从而制约了植物修复的效率及应用。
豨莶(拉丁名为Siegesbeckia orientalis L.)为菊科豨莶属草本植物，主产于湖南、福建、江苏、浙江、湖北、四川等地。其全草具有祛除风湿，强健筋骨，清热解毒等功效。
【发明内容】
发明人在从事重金属污染修复的研究工作中，继发现秃疮花、野茼蒿等重金属富集植物之后，再次发现：菊科豨莶属植物豨莶(拉丁名为Siegesbeckia orientalis L.)，对土壤环境中的镉重金属具有显著的富集特性。因此，本发明的目的就是针对上述可用于土壤重金属污染生物修复的植物品种资源不足的问题，提供一种新的植物品种豨莶在修复土壤重金属镉污染中的应用。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
豨莶在修复土壤镉污染中的应用，将豨莶(Siegesbeckia orientalis L.)种植于重金属镉污染的土壤中即可。通过豨莶根系大量吸收污染土壤中的Cd，并将其转移至茎和叶等地上部器官，从而实现除去土壤中污染物重金属Cd的目的。
豨莶的生命力非常旺盛，易于成活，可进行直接移栽或将种子直播生长；在自然条件下即可存活，在其整个生长过程中不需要进行特殊管理。
待地上部分形成一定生物量时可进行定期收割，重金属Cd随着地上部分的收割被大量除去。其种子自然繁殖生长快速，留茬部分也可继续生长，不需每年栽种，能有效降低污染土壤中Cd的含量，从而修复污染土壤。
本发明中的豨莶(Siegesbeckia orientalis L.)，为菊科豨莶属一年生草本植物，经试验研究，证明其主要对镉(Cd)重金属具有富集特性。本发明充分利用了豨莶对Cd重金属的富集特性，将其幼苗移栽或将其种子直播至被重金属镉污染的土壤中，吸收积累污染土壤中的Cd重金属，并将其大部分转运到地上部分，降低土壤中Cd的含量，待地上部分形成一定生物量时，可留茬收割进行连续提取，从而达到减少污染土壤中Cd含量的目的。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
发明人通过试验研究发现，豨莶对重金属镉具有显著的富集特性。本发明正是利用豨莶对重金属镉的这种富集特性，将其种植于镉污染土壤中，可吸收积累重金属镉，并将其大部分转运到地上部分，以达到修复污染土壤的目的。并且，由于豨莶的生命力非常旺盛，易于成活，在其整个生长过程中均不需要进行特殊管理，因而成本较低、可操作性强；同时豨莶个体生物量大，可提高单位面积土壤重金属修复效率，为重金属污染土壤地植物修复开发了新的植物资源品种。
【附图说明】
图1为实施例中不同Cd浓度处理条件下豨莶地上部生物量。
【具体实施方式】
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。
但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于下述实施例。
实施例1
本实施例为豨莶在修复土壤重金属镉污染中的应用：
试验地点设在四川农业大学教学科研农场土壤肥料试验站。
采用盆栽模拟土壤重金属污染的方法，将菊科豨莶属植物豨莶(Siegesbeckiaorientalis L.)种植于投加梯度浓度重金属镉污染过的盆栽土壤中，采用移栽方式，将豨莶幼苗移栽于盆栽中生长；85天后进行留茬收割植物的地上部分，测其中重金属Cd的重量百分含量。
试验共设8个处理，分别为CK(不投加Cd)和7个不同投加浓度试验，投加浓度为10mgkg-1(T1)、30mg kg-1(T2)、60mg kg-1(T3)、90mg kg-1(T4)、120mg kg-1(T5)、150mg kg-1(T6)、180mg kg-1(T7)，投加的重金属形态为CdCl2·5H2O，为分析纯试剂，以固态加入到土壤中，充分混匀，平衡四周后待用。
本试验于春天开始，移栽豨莶幼苗为采自四川省甘孜州康定县南部矿区的隔代遗传种苗，每盆6棵，3次重复。于网室内栽培，根据土壤水分实际情况不定期浇水确保土壤水分保持在田间持水量的80％左右，待植株成熟后收获测定其中的重金属镉含量。
试验结果如下：
图1为不同Cd浓度处理条件下豨莶地上部生物量(图1中，a、b、c、d是差异显著性标注)。最小显著差数法差异显著性分析表明，Cd投加浓度为10、30、60 mg kg-1的处理中，地上部生物量与对照相比，无显著性差异(P＜0.05)，表现出较强的耐性。但在更高的Cd污染处理水平下，即投加浓度大于90mg kg-1以后，地上部生物量有所下降(P＜0.05)，说明豨莶耐性虽然较强但还是有一定限度，在Cd浓度大于90mg kg-1以后，植物的生长会受到抑制。
植物体内Cd含量测定结果见下述表1：
表1.不同处理浓度下豨莶对镉的富集特征
TF为转移系数，BCF为富集系数
表1结果表明，土壤中镉投加浓度在T1～T7浓度时，豨莶地上部富集系数均大于1，转移系数也均大于1，在土壤中投加浓度为60mg kg-1时，植株地上部含量大于100mg kg-1，达到了超富集植物含量的临界标准，且植株体内镉含量随投加浓度的增高而增高。
综合豨莶对镉的耐性和富集特征来看，豨莶为镉的超富集植物，对Cd污染土壤具有较强的修复能力。