一种使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法技术

本发明专利技术属于土壤修复技术领域，公开了一种使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，包括以下步骤：1)将超富集植物粉末加入盐溶液中，加热搅拌进行提取，过滤，所得滤液为超富集植物提取物；2)将超富集植物种子打破休眠并消毒后，种植于稀土尾矿土壤中，在出苗后的生长周期内浇灌超富集植物提取物，成熟后收获整株植物。本发明专利技术采用盐提法制得含有大量碳氮磷、有机酸和游离氨基酸等溶解性有机质的超富集植物提取物，在超富集植物原位修复稀土尾矿土壤时浇灌该超富集植物提取物，能够显著促进超富集植物对尾矿土壤中稀土的提取，同时改善矿山尾矿土壤的理化性质及微生物群落结构。生物群落结构。

【技术实现步骤摘要】
一种使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法


[0001]本专利技术属于土壤修复
，具体涉及一种使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法。

技术介绍

[0002]离子吸附稀土矿床主要分布在中国南方七个相邻省份(江西、广东、福建、浙江、湖南、广西和云南)。世界上超过80％的重稀土元素是由位于中国南方的离子吸附稀土矿床产生的。随着无节制的开采，江西赣州地区的稀土开采已产生了302个废弃矿山和1.91亿吨的尾矿。据报道，在离子吸附稀土矿区周围的稀土矿尾矿、河水和农田土壤中已经发现了严重的稀土元素污染，对动植物和人类健康造成了严重危害。
[0003]植物提取是一种低成本、可持续的土壤修复技术。在植物提取中常常使用超富集植物从土壤中吸附稀土元素污染物，然后通过收获成熟的植株来减少土壤中稀土元素的含量。这种修复技术适用于长期修复，并被认为是稀土元素修复技术中最环保、经济的方法之一。然而植物提取的效率低是植物修复技术较为严重的不足之处。针对提高植物提取效率的研究众多，主要集中在活化土壤稀土元素从而促进植物吸收，或者促进植物生长从而增加植物吸收量上。
[0004]常用的活化土壤稀土元素的方法是添加化学螯合剂，如乙二胺四乙酸等，然而化学螯合剂会破坏土壤理化结构，不利于植物的生长，而稀土尾矿土壤经过常年的浸矿，土壤本身就较为贫瘠，使用化学螯合剂会使情况更为严重。常用的促进植物生长的方法是添加肥料，如生物炭等，而生物炭会吸附土壤中的稀土元素，使土壤中有效态的稀土元素减少，不利于植物对稀土的吸收。因此，活化土壤稀土和促进植物生长之间往往难以兼顾，从而植物提取效率难以进一步提高。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，提供一种使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，采用盐提法制得含有大量溶解性有机质、有机酸和游离氨基酸的超富集植物提取物，在超富集植物原位修复稀土尾矿土壤时浇灌该超富集植物提取物，能够显著促进超富集植物对尾矿土壤中稀土的提取，同时改善矿山尾矿土壤的理化性质及微生物群落结构。
[0006]为解决本专利技术所提出的技术问题，本专利技术提供一种使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，包括以下步骤：
[0007]1)将超富集植物粉末加入盐溶液中，加热搅拌进行提取，过滤，所得滤液为超富集植物提取物；
[0008]2)将超富集植物种子打破休眠并消毒后，种植于稀土尾矿土壤中，在出苗后的生长周期内浇灌超富集植物提取物，成熟后收获整株植物。
[0009]上述方案中，所述超富集植物粉末取自超富集植物茎部或叶部，由超富集植物茎部或叶部风干后粉碎至粒径≤100目制成。
[0010]上述方案中，所述盐溶液为K2SO4、KCl、CaCl2中的一种，浓度为0.01～2mol/L。
[0011]上述方案中，所述超富集植物粉末的质量与盐溶液的体积比为(0.5～1)g：15mL。
[0012]上述方案中，所述加热温度为70～80℃，促进有机质、有机酸和游离氨基酸等有效物质的溶解，并抑制微生物对提取物中有效物质的利用。
[0013]上述方案中，所述提取时间为2～4h，时间过短提取不充分，时间过长微生物对提取物中有效物质的分解活动增加。
[0014]上述方案中，所述超富集植物提取物中溶解性有机碳(DOC)含量≥10g/L，溶解性有机氮(DON)含量≥3.1g/L，溶解性有机磷(DOP)含量≥2.5g/L。
[0015]上述方案中，所述超富集植物提取物中柠檬酸含量≥200μmol/L，草酸含量≥200μmol/L，乳酸含量≥100μmol/L，组氨酸含量≥100μmol/L，天冬氨酸含量≥50μmol/L，谷氨酸含量≥20μmol/L。
[0016]上述方案中，所述超富集植物粉末与超富集植物种子为同一种超富集植物；进一步地，所述超富集植物为美洲商陆。
[0017]上述方案中，所述稀土尾矿土壤中的稀土元素含量为500～1100mg/kg。
[0018]上述方案中，所述超富集植物种子的播种量为每平方米50～70颗种子，行距为10～20cm。
[0019]上述方案中，所述超富集植物提取物的浇灌方法为：幼苗期，每株每次浇灌5～10mL，每3～5天浇灌一次；生长期、开花期和结果期，每株每次浇灌15～20mL，每3～5天浇灌一次。
[0020]上述方案中，所述超富集植物结果期结束时为成熟。
[0021]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0022]1)本专利技术利用盐提法对超富集植物的茎或叶进行提取，得到的超富集植物提取物中含有大量的碳氮磷、有机酸和游离氨基酸等溶解性有机质，用它浇灌超富集植物，一方面，溶解性有机质可以与土壤中的稀土元素相互作用形成可溶性的有机配合物，增加土壤中有效态稀土元素的浓度，从而促进超富集植物对稀土元素的吸收；另一方面，溶解性有机质是土壤微生物可利用的碳和养分的来源，经过土壤微生物的矿化，转变为植物所需的营养物质，促进植物生长，从而增加超富集植物对稀土元素的吸收量；此外，用于提取的植物和种植的植物为同一种超富集植物，由于化感作用，提取物对植物的促生长作用更为明显；因此，本专利技术能够显著促进超富集植物对尾矿土壤中稀土的提取，同时改善矿山尾矿土壤的理化性质及微生物群落结构。
[0023]2)本专利技术考虑到稀土尾矿土壤有机质含量较低，保水能力较差，漫灌易产生深层渗漏，使超富集植物提取物活化的稀土元素与渗透的雨水一起浸入地下水中，不仅降低植物的吸收还会造成地下水污染，为克服这一问题，采用少量多次浇灌超富集植物提取物的田间管理措施，且根据植物不同生长周期其吸收能力的不同，采用不同的浇灌量，能够有效避免植物对稀土元素的吸收与提取物对稀土元素动员的不同步，提升提取效率，消除污染地下水的风险。
具体实施方式
[0024]为了更好地理解本专利技术，下面结合实施例进一步阐明本专利技术的内容，但本专利技术的内容不仅仅局限于下面的实施例。
[0025]以下实施例和对比例中，采用超富集植物对江西省赣州市定南县一处废弃稀土尾矿进行原位修复，该稀土尾矿土壤中的稀土元素含量为772mg/kg，选用的超富集植物为美洲商陆。
[0026]以下实施例中和对比例，对超富集植物种子的预处理过程为：将美洲商陆种子用98％ H2SO4浸泡30秒以去除外皮并打破休眠，然后将种子浸入15％ H2O2溶液中15分钟进行消毒，最后将种子在去离子水中浸泡10分钟以洗去残留的过氧化氢溶液，洗净的种子即可用于播种。
[0027]以下实施例和对比例中，超富集植物粉末的制备方法为：将美洲商陆茎部风干后粉碎至粒径≤100目，制成超富集植物粉末A；将美洲商陆叶部风干后粉碎至粒径≤100目，制成超富集植物粉末B。
[0028]实施例1
[0029]使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法：
[0030]1)将1g超富集植物粉末A加入1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将超富集植物粉末加入盐溶液中，加热搅拌进行提取，过滤，所得滤液为超富集植物提取物；2)将超富集植物种子打破休眠并消毒后，种植于稀土尾矿土壤中，在出苗后的生长周期内浇灌超富集植物提取物，成熟后收获整株植物。2.根据权利要求1所述的使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，其特征在于，所述超富集植物粉末与超富集植物种子为同一种超富集植物，所述超富集植物粉末取自超富集植物茎部或叶部。3.根据权利要求2所述的使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，其特征在于，所述超富集植物为美洲商陆。4.根据权利要求1所述的使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，其特征在于，所述盐溶液为K2SO4、KCl、CaCl2中的一种，盐溶液的浓度为0.01～2mol/L。5.根据权利要求1所述的使用超富集植物提取物促进植物原位修复稀土尾矿土壤的方法，其特征在于，所述超富集植物粉末的质量与盐溶液的体积比为(0.5～1)g：15mL；所述加热温度为70～80℃，提取时间为2～4h。6.根据权利要求1所述的使用超富集植物提取物促进植...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁鸣，鄢盛鹏，郭盈盈，陈珂怡，高原，雷诗涵，
申请(专利权)人：武汉工程大学，
类型：发明
国别省市：