一种植物源伴矿景天专用水肥的制备及应用

技术领域

本发明属于土壤重金属污染治理技术，涉及基于核桃青皮浸提液的重金属Cd、Zn超富集植物伴矿景天专用水肥的制备及使用方法。

背景技术

伴矿景天作为国内发现的本土超富集植物，能够有效去除土壤中Cd和Zn，长期以来因为生物量相对较小而限制了它的推广应用，因此如何增加其生物量以强化植物提取效率的问题亟待解决。

肥料施用是提高超富集植物生物量的重要手段。目前，市场常见的肥料主要分为有机肥和无机化肥。一方面，已经有大量研究表明，有机肥的施加有利于改善土壤环境促进植物生长，但同时土壤中重金属的植物可利用态含量会显著降低，也因此施加有机肥如鸡粪等在重金属钝化方面已有不少应用；另一方面，施加无机化肥虽然可以针对性添加植物营养元素，但如无机磷肥可导致土壤Cd、Zn的形态稳定，不利于超富集植物提取重金属，同时化肥大量施用不仅使得土壤环境恶化，而且很多化肥如磷肥已经被证实是农用地土壤重金属污染的重要来源。

可见，施用常规固体有机肥或化肥不仅不利于超富集植物提取重金属，而且还可能引入新的重金属风险，均不利于超富集植物对于土壤重金属污染的修复。为此，需要一种可以促进植物生长，且对超富集植物提取土壤重金属不产生负面影响的功能性肥料。

我国是核桃生产大国，每年生产约365万吨核桃，而其中大约三分之二为核桃青皮。核桃青皮作为农业废弃物不合理的处置不仅会对环境造成污染，同时也是对资源的浪费。首先其作为天然产物，含有大量的有机碳；其次，检测发现核桃青皮中还含有大量的植物营养元素(包括必需元素和促生元素)且浓度较高；此外，已有研究表明核桃青皮中含有大量有机官能团，其中的一些可能抑制不利于植物生长的致病菌繁殖，或是利于植物根际促生菌(PGPR)的生长，从而创造出一个健康的根际土壤环境利于植物对重金属的萃取。

发明内容

本发明提供了一种植物源伴矿景天专用水肥的制备及应用，以至少解决现有技术中的问题。

本发明提供了一种植物源伴矿景天专用水肥的制备，包括方法如下：

S101：核桃青皮粉与水以质量比配制，获得核桃青皮粉含量为0.01-0.1g·mL

S102：进行成份提取16-36h后用200-400目纱布进行过滤，获得母液；

S103：根据水肥的目标浓度，对母液稀释，并调节pH至3.6-4.5，获得植物源伴矿景天专用水肥。

进一步地，所述核桃青皮粉制备方法如下：

取干燥核桃青皮，粉碎并在60-100目筛下进行过筛，获得核桃青皮粉。

更进一步地，所述干燥核桃青皮的制备方法如下：

取新鲜核桃青皮，在50-60℃下烘至恒重，获得干燥核桃青皮。

本发明第二方面还公开一种由上述制备方法获得的植物源伴矿景天专用水肥。

本发明第三方面还公开一种上述植物源伴矿景天专用水肥的使用方法，包括植物源伴矿景天专用水肥施加步骤：

在伴矿景天生长150-180天后，将植物源伴矿景天专用水肥均匀喷洒在伴矿景天的根部，施加量为0.921m

进一步地，所述伴矿景天的获得方法为：

S201：取伴矿景天种苗，用无重金属污染的土壤培育三代；

S202：取顶芽进行水培，获取水培后的幼苗；

S203：取幼苗种植于持水量不低于65％的土壤中，自然条件下生长150-180天后，获得伴矿景天。

进一步地，所述S202具体为：取顶芽于水培营养液中，调节水培营养液pH至5-6，每3d更换一次水培营养液，保持24h连续通风。

更进一步地，所述S202中具体培养条件为：日夜温度为26/23℃，湿度为70/85％。

更进一步地，所述S202中水培营养液成份包括：Ca(NO

更进一步地，所述S202中水培营养液成份还包括MnSO

本发明相对于现有技术，利用核桃青皮中的植物营养成分促进植物生长；利用其中的生物活性成分对土壤微生物进行筛选优化。此外，根据超富集植物的特殊需求解决了传统肥料可能对重金属产生钝化作用以及引入新的重金属风险的问题。

附图说明

图1为本发明实施例不同浓度WGH处理后植物的生物量数据；

图2为本发明实施例不同浓度WGH处理后超富集植物伴矿景天对Cd和Zn的富集量；

图3为本发明实施例不同浓度WGH处理后部分根际促生菌(PGPR)在属水平的相对丰度；

图4为本发明实施例WGH处理后植物内生菌部分优势菌属。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。

本发明实施例植物源伴矿景天专用水肥的制备方法如下：

取新鲜核桃青皮，55℃烘至恒重，粉碎机粉碎过60目筛，与水以质量比配制0.05g·mL

植物源伴矿景天专用水肥的应用方法如下：

步骤1：获得种苗后，用无重金属污染的土壤培育三代；

步骤2：取大小相近的顶芽进行为期28d的水培，水培营养液基本组成为：Ca(NO

步骤3：选取长势相近的幼苗以去离子水冲洗备用，取多个种植盆(13cm高×18.3cm直径)向每盆中称取含Cd、Zn土壤2kg，种植盆在种植前需以自来水保持土壤65％持水量，稳定1周后再进行种植，每盆种植上述幼苗3株。

本发明具体实施方式中，盆栽实验分为CK组、低浓度组、中浓度组和高浓度组，共4组，每组具有3个种植盆，低浓度组、中浓度组和高浓度组分别施加3个浓度梯度的WGH水提取液(0.01g/mL、0.03g/mL、0.05g/mL)，CK组则施加水，具体过程为从第166d开始，按照0.921m

实验结果如下：

如图1所示，不同浓度的处理与CK对照相比生物量均有所增加，其中0.05g/mL效果最好，根、茎、叶干重分别为CK的1.89、1.42和2.26倍。伴矿景天对于Cd和Zn的富集量(图2)均在0.05g/mL的处理中达到最大，分别为72.42μg/株、3700.34μg/株，提取量分别是CK的3.20倍和1.70倍。

如图3所示，为不同处理下CK组非根际土壤(CK.B)、根际土壤(CK.R)以及施加WGH后的非根际土壤(L.B)、根际土壤(L.R)进行微生物测序的结果。通过对CK组和高浓度组的根际土壤样品、非根际土壤样品分析发现，WGH的加入明显提高了一些植物根际促生菌(Plant Growth-Promoting Rhizobacteria，PGPR)的相对丰度，如变形菌门的Pseudomonas菌属在CK.R中平均相对丰度仅为0.05％而在L.R样品中却分别高达3.99％；又如拟杆菌门的Flavobacterium菌属，它在L.B样本中的平均相对丰度为3.29％而在CK.B样本中相对丰度分别仅有0.05％等等。已有研究表明根际土壤中类似的PGPR丰度增加可以显著促进植物对营养物质的吸收，从而促进植物生长。

表1含量为0.05g·mL

此外通过对植物内生菌检测发现，在施加WGH后，植物体内，Streptomyces、Bradurhizobium以及Mycobacterium等菌属的相对丰度显著高于CK处理(图4)，而此类微生物均已经被证实可提高植物的生长以及重金属的转运效率。

经过如上分析，使用WGH作为水肥进行伴矿景天的栽种，可以从植物营养(表1)以及微生物群落结构优化两个方面提高伴矿景天的生物量从而强化了其对Cd、Zn的植物提取效率。

最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。