[发明专利]一种砷吸收高效生态型蜈蚣草的筛选方法

说明书

技术领域

本发明涉及植物修复技术，涉及一种重金属超富集/超积累植物的筛选方法，具体为一种砷吸收高效生态型蜈蚣草的筛选方法。

背景技术

砷广泛存在于自然水体和土壤中，尽管与磷属于同族，但砷及其化合物均被认为是致癌物质。金属开采及冶炼、污泥农用、化肥、除草剂、杀虫剂等农用化学品大量使用和砷污染地下水浇灌农田等是砷在土壤中过量积累的主要原因。近年来，砷污染一直是全球（特别是东南亚地区及我国）非常突出且亟需解决的环境问题。目前我国受污染（包括重金属污染）的耕地面积近2 000 万hm ², 约占耕地总面积的1/ 5。砷在土壤中大量富集不仅造成环境污染，而且严重影响农作物质量与安全。湖南郴州某采矿区附近水稻田土壤中砷浓度高达1217 mg kg^-1，该污染地区水稻谷粒中砷浓度高达7.5 mg kg^-1，远远高于我国水稻质量安全标准 (0.15 mg kg^-1)（GB2762-2005）。全球数百万居民正在遭受砷污染危害，其中数十万居民死于慢性砷中毒。亟需开发高效、切实可行的砷污染土壤治理技术。

目前，治理土壤中砷等重金属污染的方法主要有物理、化学和生物的方法。物理化学方法主要包括改土法、石灰改良法、电热修复法、固化法、淋洗法等。这些方法各有其优点，但普遍存在工程量较大、费用高、易造成二次污染、危害治理人员健康、破坏土壤结构及肥力等问题，处理后的土壤往往不太适宜植物生长。物理化学方法主要适用于污染面积小、污染物浓度高的场地污染治理，而不太适合于大面积的农田重金属污染土壤治理。植物修复技术是利用绿色植物及其根际微生物原位修复受污染土壤或水体的一种技术。这项技术以工程措施简单、投资维护费用低、环境扰动小以及在水土保持、景观美化等方面优势明显成为学术界研究的热点。

超富集植物（Hyperaccumulator）是指植物地上部分能够吸收超过100 mg kg^-1 的Cd，或超过1000 mg kg^-1 的As、Cu、Co、Cr、Ni、Pb，或超过10000 mg kg^-1 的Zn、Mn ，这一定义最早由Baker和Brooks（1989, Biorecovery, 1: 81-126）提出。超富集植物只占植物界很小的一部分，绝大多数分布在世界极少数重（类）金属污染土壤中。目前，世界上累计发现各类超富集植物420余种，其中砷超富集植物14 种。国内已报导砷超富集植物包括蜈蚣草（Pteris vittata L.）、大叶井口边草（Pteris cretica L.）等（陈同斌等, 2002, 科学通报， 47： 902-905； 韦朝阳等，2002， 生态学报，22: 777-778）。超富集植物往往生长周期较长、植株矮小、生物量低、扎根浅，存在修复效率较低等缺点，极大地限制了它们在修复砷污染土壤方面的实际应用。 因此，需要筛选更为理想、更为有效的超富集植物，为植物修复技术的产业化、市场化提供必要的物质基础。目前，修复植物的系统筛选在世界上尚未有统一的标准，已报道的超富集/超积累植物主要限制于在重金属污染土壤中筛选，重金属污染土壤仅占全球很小一部分，这大大限制了发现超富集植物的数量和种类。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种砷吸收高效生态型蜈蚣草的筛选方法，将砷吸收高效生态型蜈蚣草用于治理砷污染土壤，减少砷在农作物和农产品中的累积。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种砷吸收高效生态型蜈蚣草的筛选方法，其包括如下步骤：

第一步、野外采集我国多个地区蜈蚣草孢子，室内繁殖蜈蚣草幼苗；

第二步、利用多个地区蜈蚣草适龄幼苗，在含砷营养液中进行短期水培试验，初步筛选出地上部分砷浓度较高的2~5种生态型蜈蚣草；

第三步、将初步筛选出的地上部分砷浓度较高的2~5种生态型蜈蚣草适龄幼苗移栽至不同梯度的人工模拟砷污染土壤中培养12周，以蜈蚣草地上部分生物量、地上部分砷浓度、地上部分砷吸收总量及蜈蚣草对砷的耐性指数为指标，择优筛选出砷吸收高效生态型蜈蚣草。