本發明涉及土壤修復技術領域，尤其涉及植物修復重金屬Cu污染土壤的方法。

背景技術：

植物修復，即利用植物能去除、緩解或固定難以降解的污染物的功能，使受污染的土壤或水體得以凈化的技術。植物提取是利用植物根系的分泌物絡合土壤或水體中的重金屬等污染物，將其轉運到植物的莖和葉，最后通過收取積累了重金屬等污染物的地上部分，達到去除土壤或水體中污染物的目的。植物地上部分的生物量大小和地上部分重金屬含量的高低是影響植物修復效率的兩個關鍵性因素，有報道稱，在植物修復重金屬污染土壤過程中，可通過調節土壤pH或提升土壤溫度來提高植物對重金屬的吸附量。在重金屬污染的土壤中施加氮肥可以提升植物修復的效率，是因為氮肥能促進植物的生長和提高植物體內蛋白質的含量，兩者都有助于緩解重金屬對植物的毒害作用。然而在土壤溶液中，仍然存在大部分重金屬的生物利用度不高的問題。

技術實現要素：

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種修復重金屬Cu污染土壤的方法，利用植物激素增強植物對重金屬Cu的生物利用度，從而更有效修復土壤中的重金屬Cu污染。

具體的技術方案如下：

本發明包括吲哚乙酸作為植物修復促進劑在重金屬Cu污染土壤中的應用。

一種修復重金屬Cu污染土壤的方法，向土壤中添加植物激素IAA，采用植物修復的方式修復土壤中重金屬Cu。

上述修復重金屬Cu污染土壤的方法，優選包括以下步驟：在重金屬Cu污染的土壤中種植植物，向土壤中添加植物激素IAA，收獲植物從而修復土壤中重金屬Cu。

其中，添加的植物激素IAA優選為IAA溶液，使其在土壤中的濃度為5～20mmol·kg^-1，優選為8～17mmol·kg^-1，進一步優選為10～15mmol·kg^-1。

本發明并不限定添加植物激素IAA的時間，在植物的整個生長期都可以加入。為了保證修復重金屬Cu污染土壤的效果，優選在植物的生理功能穩定期加入，如定植后20～100天，優選30～50天。

本發明中用于修復土壤中重金屬Cu的植物優選為超富集植物，如香根草，蜈蚣草，鱗苔草，印度芥菜等對土壤中重金屬有超富集的效果。

本發明中用于修復土壤中重金屬Cu的植物也可以采用普通植物。本發明實施例中采用李氏禾，通過添加植物激素IAA，促進植物對重金屬Cu污染土壤的修復。

優選的，植物在種植到污染的土壤中以前，需要預培養。優選在如表1所示的1/2強度的改良Hoagland營養液中進行預培養。預培養時間為1～3周，優選為2周。

本發明的方法適用于100-300mg/kg中低程度銅污染農用地土壤的修復。

與現有技術相比，本發明的優點在于：

本發明提供的修復重金屬Cu污染土壤的方法，通過向土壤中添加螯合劑EDTA與植物激素IAA，采用植物修復的方式修復土壤中重金屬Cu。實驗表明在100mg·kg^-1Cu脅迫下，IAA處理顯著促進了李氏禾的生長發育，與對照處理相比，IAA處理明顯促進了李氏禾的向上生長。IAA處理還有效地緩解了土壤Cu對李氏禾的脅迫作用，并顯著的增加了李氏禾地上部分Cu的含量，因此，IAA作為外源添加劑可有效地提高李氏禾對Cu污染土壤的修復效率。

附圖說明

下面結合附圖對本發明做進一步說明。

圖1：銅脅迫下植物激素對李氏禾株高的影響；

圖2：銅脅迫下植物激素對李氏禾干重的影響；

圖3：銅脅迫下植物激素對李氏禾根干重的影響；

圖4：銅脅迫下植物激素處理對李氏禾地上部分Cu含量的影響；

圖5：銅脅迫下植物激素處理對李氏禾根部Cu含量的影響；

圖6：銅脅迫和植物激素處理下李氏禾對Cu的生物富集系數和轉運系數。

具體實施方式

下面將結合本發明中的實施例，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。

實施例1：

1實驗方法

1.1植物的培養

本實驗所用李氏禾采自桂林市雁山鎮的田埂邊，并且未受重金屬污染。采集后的李氏禾首先用自來水反復沖洗植物，直到把表面的泥土沖洗干凈，再用超純水沖洗3遍，然后以20～30株為單位把李氏禾裝入盛滿1/2強度的改良Hoagland營養液(配方見表1)的圓柱形玻璃瓶中，玻璃瓶周圍用黑色塑料袋做避光處理，以防止藻類物質的生成影響實驗結果，最后把裝有李氏禾的玻璃瓶整齊擺放在人工氣候箱(LRH-500-GSI)中培養。通過設置人工氣候箱的各項參數，控制李氏禾的生長條件。通過每天添加2次超純水來補充因蒸發而減少的水分，每4d更換一次營養液，并用濃度為0.1mmol·L^-1NaOH或0.1mmol·L^-1HCl將營養液的pH控制在5.5左右，預培養兩周。

表1改良霍格蘭氏營養液配方

1.2盆栽實驗土壤基本理化性質

盆栽實驗所用土壤采自桂林理工大學雁山校區，經檢測土壤中銅的含量為3.829mg·kg^-1，根據《土壤環境質量標準GB 15618‐1995》的規定，執行二級標準的Ⅱ類土壤，土壤中銅含量需不大于50mg·kg^-1(pH＜6.5)，盆栽實驗土壤其他基本理化性質如表2。

表2盆栽實驗土壤基本理化性質

1.3植物激素協同螯合劑作為外源添加劑的實驗

實驗在溫室大棚中進行，溫度25/20℃。將1.2中的盆栽實驗土壤進行Cu處理，Cu處理濃度均為100mg·kg^-1。將1.1中預培養的李氏禾移栽到Cu處理后的土壤中，每天澆灌早晚各澆一次去離子水，保持土壤水量。待植株生長生理功能比較穩定了，按標記分別添加EDTA、NTA和IAA溶液，本實驗在植物移栽50d后，向土壤中添加EDTA、NTA和IAA溶液。螯合劑EDTA、NTA處理量均為5mmol·kg^-1，植物激素IAA處理量為10mg·kg^-1，實驗共計6個處理，每個處理重復3次，分別記為：CK(不施加螯合劑和IAA)；IAA(施加IAA)；EDTA(施加EDTA)；EDTA&IAA(同時施加EDTA和IAA)；NTA(施加NTA)；NTA&IAA(同時施加NTA和IAA)。10d后收獲植物，測定生物量和Cu的含量。

表3外源添加劑的處理方式

1.4測定項目和方法

1.4.1重金屬Cu污染土壤含量測定：稱取過100目篩的土樣0.2g放入錐形瓶中，加入10mL HNO₃，蓋上彎形漏斗放置過夜，隔天進行高溫消解，高溫消解至1～2mL時取出錐形瓶，待冷卻后加入4mL雙氧水后繼續消解，當第2次加雙氧水消解至1mL左右時，消解結束。此后把消化液移至25mL的比色管中，移液過程超純水沖洗錐形瓶內壁的次數不少于3次，將沖洗液一并轉移到比色管中后，再用超純水定容至25mL，最后用火焰原子吸收分光光度法測定土壤中的含銅量。

1.4.2植物生物指標的測定：植物收獲后按根、莖、葉分開，首先用自來水沖洗植物表面殘留的泥土，然后在超聲波清洗儀里加入10mmol·L^-1EDTA-Na₂來清洗吸附在植物根系表面的Cu，重復3次(10min/次)即可。清洗3次后的植物放入盛有去離子水的盆中沖洗一遍后用吸水紙把植物表面的水吸干，最后放入烘箱，溫度調至105℃殺青30min，殺青完畢將溫度調至80℃，幾天后待植物烘干至衡重時取出對其進行稱量并計數。

1.4.3植物重金屬含量測定：稱取約0.3g植物的根、莖、葉放入干凈的錐形瓶中，加入10mL HNO₃，蓋上彎形漏斗放置過夜，隔天進行高溫消解，高溫消解至1～2mL時取出錐形瓶，待冷卻后加入4mL雙氧水后繼續消解，當第2次加雙氧水消解至1mL左右時，消解結束。此后把消化液移至25mL的比色管中，移液過程超純水沖洗錐形瓶內壁的次數不少于3次，將沖洗液一并轉移到比色管中后，再用超純水定容至25mL，最后用火焰原子吸收分光光度法測定植物的含銅量。

采用三個平行樣測定值的算術平均值±標準差(SD)表示實驗所得數據，連續收割對李氏禾修復土壤Cu污染效率影響中的數據用雙因素方差分析進行統計檢驗(ɑ＝0.05)。土壤Cu的污染修復效率可用去除率或修復效率來評價。

2結果與分析

2.1植物激素協同螯合劑對李氏禾修復土壤Cu污染的影響

由圖1可知，在100mg·kg^-1Cu脅迫下，施用植物激素(IAA)、螯合劑EDTA和植物激素協同螯合劑EDTA(E&I)處理的李氏禾株高顯著高于對照組。相同植物激素處理下，施用IAA和E&I處理的李氏禾株高顯著高于施用植物激素協同螯合劑NTA(N&I)處理組。施用N&I處理的株高相比于對照組沒有顯著差異，而單獨施用螯合劑NTA處理的株高顯著低于對照組。與未施用植物激素和螯合劑的對照處理相比，IAA、EDTA和E&I處理明顯促進了李氏禾的向上生長，分別比對照組增加了16.25％、18.73％和17.23％。

由圖2可知，與未施用植物激素和螯合劑的對照處理相比，IAA和EDTA處理使李氏禾干重明顯增加，分別比對照增加了72.18％和61.48％。除此之外，其他處理與對照處理間沒有顯著差異。螯合劑處理的影響表現為：不同螯合劑處理下，EDTA處理明顯高于NTA處理。

由圖3可知，植物激素協同螯合劑處理促進了李氏禾根系的生長，特別是IAA和EDTA處理最為明顯，與未施用植物激素和螯合劑的對照處理相比分別增加了23.46％和70.47％。其他處理如NTA和N&I處理均高于對照，而E&I處理低于對照，但處理間都無顯著差異。

圖4表明了銅脅迫下植物激素協同螯合劑處理對李氏禾地上部分Cu含量的影響，可以看出，在100mg·kg^-1Cu脅迫下，植物激素協同螯合劑處理均有助于提高李氏禾地上部Cu含量，但是不同種類處理的提高水平有所不同，效果較好的IAA、EDTA和N&I處理使李氏禾地上部分Cu含量由對照的182.92mg·kg^-1分別提高到223.03mg·kg^-1、250.60mg·kg^-1和239.56mg·kg^-1，提高率分別達到21.93％、37.00％和30.97％。

由圖5可以看出，在100mg·kg^-1銅濃度脅迫下，施用IAA、EDTA和N&I處理有效提高了李氏禾根部的Cu含量，分別使李氏禾根部的Cu含量從對照處理的608.88mg·kg^-1提升至702.47mg·kg^-1、875.21mg·kg^-1和721.20mg·kg^-1，提高率分別達15.37％、43.74％和18.47％。

由圖6可以看出，在不同外源添加劑單獨或者結合處理下，李氏禾對Cu的富集系數有不同程度的提高。在100mg·kg^-1銅濃度脅迫下，施用IAA、EDTA和E&I的處理明顯高于施用NTA和N&I的處理，與對照組相比，富集系數分別提升了48.96％、58.26％和54.85％。

2.2分析

吲哚乙酸(IAA)，作為生長素低濃度時能刺激植物地下部分和地上部分的生長，EDTA和NTA作為螯合劑，能有效的活化和絡合重金屬，促進植物對重金屬的吸收。本發明中，在100mg·kg^-1Cu脅迫下，IAA處理顯著促進了李氏禾的生長發育，與對照處理相比，IAA明顯促進了李氏禾的向上生長，分別比對照處理增加了16.25％。IAA處理還有效地緩解了土壤Cu對李氏禾的脅迫作用，并顯著的增加了李氏禾地上部分Cu的含量，比對照處理平均增加了29.47％，因此，IAA作為外源添加劑可有效地提高李氏禾對Cu污染土壤的修復效率。

上述實施方式旨在舉例說明本發明可為本領域專業技術人員實現或使用，對上述實施方式進行修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，故本發明包括但不限于上述實施方式，任何符合本權利要求書或說明書描述，符合與本文所公開的原理和新穎性、創造性特點的方法、工藝、產品，均落入本發明的保護范圍之內。