一種利用叢枝菌根真菌聯(lián)合伴礦景天修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于重金屬鎘污染農(nóng)田的修復(fù)方法，具體涉及利用叢枝菌根真菌聯(lián)合伴礦景天修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的生物強(qiáng)化方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鎘(Cd)是目前土壤中最大的重金屬污染源，環(huán)境受到鎘污染后，鎘可在生物體內(nèi)富集，如“鎘大米”，通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，損傷腎小管且能造成骨質(zhì)疏松等病癥，嚴(yán)重危害人類(lèi)健康以及生態(tài)安全。因此，如何降低土壤中重金屬鎘含量，保證食品糧食安全成為近年來(lái)的熱點(diǎn)?，F(xiàn)在鎘污染土壤有多種修復(fù)方法，包括:物理措施、化學(xué)措施、生物措施、生態(tài)措施等。但利用超積累植物進(jìn)行生物修復(fù)以其成本低廉、不破壞土壤生態(tài)以及無(wú)二次污染的特點(diǎn)，逐漸受到廣泛關(guān)注。
[0003]伴礦景天是近期發(fā)現(xiàn)一種新型鋅鎘超積累植物，喜生長(zhǎng)于富含Cd，Zn的礦區(qū)。其生物量大，生長(zhǎng)速度快被認(rèn)為在修復(fù)Cd污染土壤方面具有潛在的應(yīng)用前景。有研宄表明，經(jīng)伴礦景天連續(xù)修復(fù)6次的土壤中醋酸銨可提取態(tài)鎘及全量鎘均有顯著下降。為了進(jìn)一步提高伴礦景天對(duì)重金屬修復(fù)的效率，采用微生物-植物聯(lián)合的手段，引入?yún)仓婢?Arbuscular mycorrhizal fungi，簡(jiǎn)稱(chēng)AMF)。AMF是一類(lèi)廣泛分布于土壤的特殊微生物，它可與絕大部分植物的根系形成菌根，促進(jìn)宿主植物礦物質(zhì)營(yíng)養(yǎng)的吸收，有利于植物生長(zhǎng)，提高地上部分生物量，將其應(yīng)用于修復(fù)有望降低重金屬對(duì)植物毒害的同時(shí)吸收更多的鎘元素。本發(fā)明將選擇合適的菌根真菌應(yīng)用于伴礦景天的修復(fù)種植，強(qiáng)化伴礦景天對(duì)鎘修復(fù)效率，為Cd污染土壤生物修復(fù)提供技術(shù)服務(wù)。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利(201410197384.0)發(fā)明了一種利用菌根真菌地表球囊霉聯(lián)合龍葵修復(fù)重金屬污染的方法，但龍葵果和根可食用或入藥，作為修復(fù)植物有一定的局限性，同時(shí)使用玉米制備菌劑周期長(zhǎng)。本發(fā)明將選擇多種菌根真菌應(yīng)用于伴礦景天的修復(fù)種植，強(qiáng)化伴礦景天對(duì)鎘修復(fù)效率，為Cd污染土壤生物修復(fù)提供新的技術(shù)服務(wù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明針對(duì)重金屬鎘污染農(nóng)田土壤，提供了一種利用叢枝菌根真菌聯(lián)合伴礦景天修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的方法。本發(fā)明方法進(jìn)一步提高了鎘超累積植物伴礦景天對(duì)土壤重金屬鎘的提取，強(qiáng)化了其對(duì)鎘污染農(nóng)田土壤的修復(fù)效果，利用該方法可加快鎘污染農(nóng)田土壤的生產(chǎn)力恢復(fù)。
[0005]本發(fā)明技術(shù)方案具體描述如下。
[0006]本發(fā)明提供一種利用叢枝菌根真菌聯(lián)合伴礦景天修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的方法，具體包括叢枝菌根真菌菌劑的擴(kuò)繁和田間土壤接種菌劑強(qiáng)化伴礦景天修復(fù)步驟；其中:所述叢枝菌根真菌菌劑為光壁無(wú)梗囊霉(JcawAxspora Iaevis 34)、蜜色無(wú)梗囊霉{Acaulospora mellea 40)或摩西球囊霉(mosseae 90107)中的任意一種。
[0007]本發(fā)明中，所述叢枝菌根真菌菌劑的擴(kuò)繁，具體步驟為:將河沙、土壤、蛭石、沸石和菌劑按照重量比2:1:1:1:1的比例混合，以三葉草或蘇丹草為宿主植物，常規(guī)管理2?3個(gè)月，收集植物根，剪成根斷后與擴(kuò)繁基質(zhì)混合，即得叢枝菌根真菌菌劑。
[0008]本發(fā)明中，所述的田間土壤接種菌劑強(qiáng)化伴礦景天修復(fù)的具體實(shí)施步驟為:選擇扦插伴礦景天的土壤區(qū)域，開(kāi)口 10?15cm深，將45?55g叢枝菌根真菌菌劑撒入穴中，扦插入8?12cm長(zhǎng)的伴礦景天，覆土壓實(shí)，田間正常管理1.5?2.5個(gè)月，收集植物。
[0009]本發(fā)明中，河沙、土壤、蛭石、沸石使用前均需高溫滅菌，濕熱滅菌條件為121°C滅菌40?60min，間隔18?24小時(shí)后再滅菌一次。
[0010]本發(fā)明中，伴礦景天土壤扦插區(qū)域?yàn)?種植隴寬1.5?2 m，隴長(zhǎng)3?4 m，植物行間距 0.15 ?0.25 m，株距 0.12 ?0.18 m。
[0011]本發(fā)明中，土壤區(qū)域田間正常管理方式為:肥料為尿素12.5 kg/畝。
[0012]本發(fā)明具有如下有益效果:
叢枝菌根真菌能改善宿主植物對(duì)土壤養(yǎng)分、特別磷素的吸收，同時(shí)在重金屬脅迫作用下可對(duì)宿主植物起到一定保護(hù)作用，因此，接種叢枝菌根真菌有益于提高鎘超累積植物伴礦景天的地上部生物量，提高土壤總鎘的提取，從而達(dá)到強(qiáng)化植物修復(fù)的效果。
【附圖說(shuō)明】
[0013]圖1接種叢枝菌根真菌對(duì)伴礦景天地上部分生物量的影響。
[0014]圖2接種叢枝菌根真菌對(duì)伴礦景天植物中鎘濃度的影響。
[0015]圖3叢枝菌根真菌對(duì)伴礦景天單株植物中鎘吸收量的影響。
【具體實(shí)施方式】
[0016]本發(fā)明利用叢枝菌根真菌聯(lián)合伴礦景天對(duì)鎘污染農(nóng)田土壤進(jìn)行強(qiáng)化修復(fù)，其具體方法如下:
(I)叢枝菌根真菌菌劑的擴(kuò)繁
叢枝菌根真菌菌劑為光壁無(wú)梗囊霉iAcaulospora Iaevis 34)、蜜色無(wú)梗囊霉{Acaulospora mellea 40)或摩西球囊霉(mosseae 90107)中的任意一種，保存于中國(guó)科學(xué)院南京土壤研宄所；用于叢枝菌根真菌菌劑擴(kuò)繁的宿主植物為三葉草(冬季)或蘇丹草(其他季節(jié))。用于叢枝菌根真菌菌劑擴(kuò)繁的土壤采集自湖南省湘潭縣某重金屬鎘污染農(nóng)田土壤，其鎘污染濃度為0.68 mg/kg，超過(guò)國(guó)家二級(jí)環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)值。其基本理化性質(zhì)為pH 4.9，土壤有機(jī)質(zhì)32 g/kg，土壤全磷0.51區(qū)/1^，全氮1.48區(qū)/1^，全鉀11.2 g/kg，速效磷3.48 mg/kg，速效氮91 mg/kg，速效鉀55 mg/kg，陽(yáng)離子交換量10.4 cmol(+)/kg。土壤樣品自然風(fēng)干后過(guò)2 mm篩，備用。
[0017]將河沙、土壤、蛭石和沸石等進(jìn)行高溫濕熱滅菌，滅菌條件為121°C滅菌I小時(shí)，間隔24小時(shí)后再滅菌一次，備用。將上述材料按照質(zhì)量比2:1:1:1的比例充分混勻，作為菌劑擴(kuò)繁的基質(zhì)。在此混合基質(zhì)中接入10%-15%含有叢枝菌根真菌繁殖體的菌劑，拌勻后加入基質(zhì)重量約20%的水灌透土壤，播種宿主植物種子。正常管理使植物生長(zhǎng)，2?3個(gè)月后即可獲取被叢枝菌根真菌侵染的宿主植物和含有叢枝菌根真菌孢子、根外菌絲的基質(zhì)。剪去宿主植物地上部分，取出植物根段并剪碎，將根段與土壤基質(zhì)混合，即制得叢枝菌根真菌菌劑。
[0018](2)田間土壤接種菌劑強(qiáng)化伴礦景天修復(fù)
田間試驗(yàn)選在湖南省湘潭縣某重金屬鎘污染農(nóng)田，將農(nóng)田劃分為種植小區(qū)(隴寬約1.5m，隴長(zhǎng)約4.0 m)，每個(gè)小區(qū)內(nèi)根據(jù)植物間距(約0.2 m，株距約0.15 m)
扦插伴礦景天(土壤開(kāi)口約10?15cm深，選取長(zhǎng)度約為1cm的伴礦景天進(jìn)行扦插，覆土壓實(shí))。同時(shí)，在小區(qū)內(nèi)設(shè)置接種叢枝菌根真菌的區(qū)域，用圓形PVC管(直徑約30 cm)與周邊土壤進(jìn)行分隔，在PVC管劃定范圍內(nèi)的土壤中接種叢枝菌根真菌菌劑(每個(gè)土壤開(kāi)口穴中撒入50g叢枝菌根真菌菌劑)，再扦插伴礦景天。覆土壓實(shí)，田間正常管理，約2個(gè)月后收集植物，即完成一次修復(fù)過(guò)程。
[0019]日常田間管理:適當(dāng)澆水，施肥:尿素12.5 kg/畝。
[0020](3)試驗(yàn)結(jié)果:對(duì)生物量的影響的結(jié)果如圖1所示，接種了供試叢枝菌根真菌菌劑，提高了伴礦景天的生長(zhǎng)，其地上部生物量分別增長(zhǎng)了 67% (光壁無(wú)梗囊霉)，125% (蜜色無(wú)梗囊霉)和61% (摩西球囊霉);與此同時(shí)，接種蜜色無(wú)梗囊霉顯著降低了植物的重金屬含量(降低了 22%)，接種另外兩株叢枝菌根真菌菌劑也有效果，但不如接種蜜色無(wú)梗囊霉明顯(圖2);綜合而言，接種這三種叢枝菌根真菌菌劑，均使得伴礦景天可采摘部分對(duì)土壤鎘的總提取量得到普遍提升(提高了 47 ~ 75%)，在強(qiáng)化伴礦景天鎘修復(fù)方面具有潛在應(yīng)用價(jià)值(圖3)0
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種利用叢枝菌根真菌聯(lián)合伴礦景天修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的方法，其特征在 于:具體包括叢枝菌根真菌菌劑的擴(kuò)繁和田間土壤接種菌劑強(qiáng)化伴礦景天修復(fù)步驟；其中:所述叢枝菌根真菌菌劑為光壁無(wú)梗囊霉(JcawAxspora Iaevis 34)、蜜色無(wú)梗囊霉{Acaulospora mellea 40)或摩西球囊霉(mosseae 90107)中的任意一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于所述叢枝菌根真菌菌劑的擴(kuò)繁， 步驟為:將河沙、土壤、蛭石、沸石和菌劑按照重量比2:1:1:1:1的比例混合，以三葉草或蘇丹草為宿主植物，常規(guī)管理2?3個(gè)月，收集植物根，剪成根斷后與擴(kuò)繁基質(zhì)混合，即得叢枝菌根真菌菌劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2中所述的方法，其特征在于河沙、土壤、蛭石、沸石使用前 均需高溫滅菌，濕熱滅菌條件為121°C滅菌50?60min，間隔18?24小時(shí)后再滅菌一次。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的方法，其特征在于所述的田間土壤接種菌劑強(qiáng)化伴 礦景天修復(fù)的具體實(shí)施步驟為:選擇扦插伴礦景天的土壤區(qū)域，開(kāi)口 10?15cm深，將45?55g叢枝菌根真菌菌劑撒入穴中，扦插入8?12cm長(zhǎng)的伴礦景天，覆土壓實(shí)，田間正常管理1.5?2.5個(gè)月，收集植物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于伴礦景天土壤扦插區(qū)域?yàn)?伴礦景天土壤扦插區(qū)域?yàn)?種植隴寬1.5-2 m，隴長(zhǎng)3~4 m，植物行間距0.15?0.25 m，株距約0.12?0.18 mD
6.根據(jù)權(quán)利要求4中所述的方法，其特征在于土壤區(qū)域田間正常管理方式為: 肥料為尿素12.5 kg/畝。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種利用叢枝菌根真菌聯(lián)合伴礦景天修復(fù)鎘污染農(nóng)田土壤的方法。其具體包括叢枝菌根真菌菌劑的擴(kuò)繁、田間土壤接種菌劑強(qiáng)化伴礦景天修復(fù)等兩個(gè)步驟。本發(fā)明通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，在正常田間管理模式下，接種叢枝菌根真菌菌劑可促進(jìn)伴礦景天生長(zhǎng)，提高該植物對(duì)土壤重金屬鎘的修復(fù)，重金屬鎘提取總量最高可提高75%。
【IPC分類(lèi)】A01B79-00, A01B79-02
【公開(kāi)號(hào)】CN104604386
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510065503
【發(fā)明人】林先貴, 朱清禾, 曾軍, 胡君利
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院南京土壤研究所
【公開(kāi)日】2015年5月13日
【申請(qǐng)日】2015年2月9日