一种利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法
【专利摘要】本发明涉及一种利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其包括如下步骤：a.土壤改良：在经过开采后的稀土矿区的土壤中施加动物粪便，所述动物粪便的施加量为130-170kg/100m2；b.植被修复：向经过a步骤处理的土壤中施播草本植物的种子，所述草本植物为柱花草、山毛豆、木豆、紫花苜蓿、香根草、马唐草和两耳草；接着，让草本植物种子自然生长，形成植被。本发明的利用草本植物修复稀土矿区土壤生态的方法，能够提升开采后的稀土矿区土壤中的细菌数量和种类、改善土壤生态。
【专利说明】-种利用草本植物于稀±矿区±壤生态修复的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及稀±矿区±壤生态修复领域，具体涉及一种利用草本植物于稀±矿区 ±壤生态修复的方法。
【背景技术】
[0002] 我国稀±矿场资源丰富，稀±资源储量、产量、销售量和使用量均占世界第一，是 世界第一大稀±资源国。长期W来，我国很多稀±矿区受到无节制地开采，致使矿区±壤结 构破坏、服力降低、有机质严重缺乏，植被难W生长。为了解决稀±产业可持续发展问题，我 国国务院新闻办公室在2012年6月发布《中国稀±状况和政策》白皮书，W加大我国稀± 资源和环境保护的力度。特别是2014年3月世贸组织裁定中国稀±限制案败诉，说明我国 稀±矿开采、利用和修复的任务非常艰巨，稀±矿区如何边开采边治理成为我国的稀±矿 可持续发展的重要任务。
[0003] 由于国外相对稀±资源缺乏，可供我国参考的修复方案较少。因此，近年来我国 南方稀±矿区的植被生态修复多为自主创新的修复方案和研究，并试图在机理水平上，从 ±壤结构、重金属和理化性质等角度分析影响矿区植被生长的因素。如广东省和平县、福 建省长汀县、江西省信丰县、四川省冕宁县开展了稀±矿场植被修复的研究，均筛选出适 合矿区修复的植物材料，而且获得了一定成熟度的修复方案。也有部分研究进行了±壤 胁迫因子对两耳草生长的影响，番茄对稀±元素的耐受性的模拟实验，W及利用丛枝菌根 (Myeorrhizal化ngi)降低稀±重金属对植物毒害的影响。虽然该些研究利用矿区现场试验 和模拟试验建立了一套植被修复的技术方案，但对于±壤中细菌群的多样性和种类的提高 还存在一定的欠缺。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的缺陷，提供能够提升开采后的稀±矿区± 壤中的细菌数量和种类、改善±壤生态的一种利用草本植物于稀±矿区±壤生态修复的方 法。
[0005] 为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
[0006] 一种利用草本植物于稀±矿区±壤生态修复的方法，其包括如下步骤：
[0007] a. ±壤改良；在经过开采后的稀±矿区的±壤中施加动物粪便，所述动物粪便的 施加量为 130-170kg/100m2 ;
[0008] b.植被修复；向经过a步骤处理的±壤中施播草本植物的种子，所述草本植物为 柱花草、山毛豆、木豆、紫花首荐、香根草、马唐草和两耳草；接着，让草本植物种子自然生 长，形成植被。
[0009] 本发明中，优选的方案为所述a步骤中的动物粪便为鸡粪。进一步优选的方案为 所述鸡粪的施加量为150kg/100m 2。
[0010] 本发明中，优选的方案为所述草本植物种子自然生长的时间至少为1年。进一步 优选的方案为所述草本植物种子自然生长的时间至少为3年。
[0011] 本发明中，优选的方案为所述b步骤中的草本植物种子的施播量分别为；柱花草 种子 0. 1-0. 3kg/100m2、山毛豆种子 0. 3-0.化g/lOOm2、木豆种子 0. 3-0. 4kg/100m2、紫花首 荐种子 0. 2-0. 4kg/100m2、香根草种子 0. 1-0. 3kg/100m2、马唐草种子 0. 1-0. 3kg/100m2 和 两耳草种子0. 1-0. 3kg/100m2。进一步优选的是，柱花草种子0.化g/lOOm2、山毛豆种子 0. 5kg/100m2、木豆种子0. 3kg/100m2、紫花首荐种子0. 3kg/100m2、香根草种子0.化g/lOOm2、 马唐草种子0.化g/lOOm 2和两耳草种子0. 3kg/100m2。
[0012] 本发明中，优选的方案为所述柱花草种子按照行距为15-20cm、列距为20-30cm进 行施播；所述紫花首荐种子按照行距为20-30畑1、列距为30-40cm进行施播；所述香根草种 子按照行距为8-12畑1、列距为8-12cm进行施播；所述马唐草种子按照行距为8-12畑1、列距 为10-15cm进行施播；所述两耳草种子按照行距为10-15畑1、列距为10-15cm进行施播。进 一步优选的是，所述柱花草种子按照行距为18cm、列距为25cm进行施播；所述紫花首荐种 子按照行距为25cm、列距为35cm进行施播；所述香根草种子按照行距为10cm、列距为12cm 进行施播；所述马唐草种子按照行距为10cm、列距为15cm进行施播；所述两耳草种子按照 行距为13畑1、列距为14cm进行施播。
[0013] 与现有技术相比，本发明的优点是；采用本发明的方案，进过±壤的改良，W及播 种的草本植物种子自然生长，形成制备，完成±壤的生态修复；经过修复，经过开采的稀± 矿区±壤当中的细菌菌落和数量均得到了较大的提升，±壤生态得到了明显的改善和恢 复。
[0014] 下面结合附图【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0015] 图1为实施例1中的稀±矿区±壤修复过程图；
[0016] 图2实施例1中的稀±矿区±壤细菌SRAP多样性变化图；
[0017] 图3实施例1中的基于SRAP的稀±矿区±壤细菌聚类分析图；
[001引图4实施例1中的稀±矿区±壤细菌不同遗传距离阔值的类群变化图；
[0019] 图5实施例1中的稀±矿区±壤细菌主成分关系分布图；
[0020] 图6实施例1中的稀±矿区±壤细菌属分类维恩关系图；
[0021] 图7实施例1中的稀±矿区±壤细菌属比例的动态变化图；
[0022] 其中，图1中，a为处理前的±壤地表样貌，b-d分别为处理第一年至第H年的±壤 地表样貌；
[0023] 图2中，其中a为开采前、b为开采后、c-e分别为修复处理第一年、第二年和第H 年植被修复的不同时期；na为片段观察数、ne为有效片段数、h为nei' S基因多样性指数， I为香农指数；
[0024] 图3中，横坐标为±壤中细菌间的遗传距离，a-e分别代表稀±矿区开采前、开采 后和连续3年（修复第一年、修复第二年和修复第H年）植被修复的不同时期；图中字母 a-e任意一个字母后的数值为遗传距离阀值；
[00巧]图4中，a-e分别代表稀±矿区开采前、开采后和连续3年（修复第一年、修复第 二年和修复第H年）植被修复的不同时期；
[0026] 图5中，a-e分别代表稀±矿区开采前、开采后和连续3年（修复第一年、修复第二 年和修复第H年）植被修复的±壤细菌；I和II分别是不同的±壤细菌类群；PC-1和PC-2 分别是第一主成分和第二主成分；
[0027] 图6中，a-e分别代表稀±矿区开采前、开采后和连续3年（修复第一年、修复第 二年和修复第H年）植被修复的不同时期；
[0028] 图7中，a-e分别代表稀±矿区开采前、开采后和连续3年（修复第一年、修复第 二年和修复第H年）植被修复的不同时期。
【具体实施方式】
[0029] 实施例1
[0030] 一种利用草本植物于稀±矿区±壤生态修复的方法，其包括如下步骤：
[0031] a. ±壤改良；在经过开采后的稀±矿区的±壤中施加鸡粪，所述动物粪便的施加 量为150kg/100m2 ;其中的稀±矿区为广东省和平县下车镇815稀±矿区；
[0032] b.植被修复；向经过a步骤处理的±壤中施播草本植物的种子，所述草本植物为 柱花草、山毛豆、木豆、紫花首荐、香根草、马唐草和两耳草；接着，让草本植物种子自然生长 3年，形成植被；
[0033] 所述b步骤中的草本植物种子的施播量分别为；柱花草种子0. 2kg/100m2、山 毛豆种子0.化g/lOOm2、木豆种子0. 3kg/100m2、紫花首荐种子0. 3kg/100m2、香根草种子 0. 2kg/100m2、马唐草种子0.化g/lOOm2和两耳草种子0. 3kg/100m2 ;所述柱花草种子按照行 距为18cm、列距为25cm进行施播；所述紫花首荐种子按照行距为25cm、列距为35cm进行施 播；所述香根草种子按照行距为10cm、列距为12cm进行施播；所述马唐草种子按照行距为 10畑1、列距为15cm进行施播；所述两耳草种子按照行距为13畑1、列距为14cm进行施播。
[0034] 从播种开始的3年内，每年的6月中旬采集该经过本发明方法进行修复处理的± 壤样品、W矿区附近未受到破坏的±壤为对照（代表开采前±壤）、^及修复处理前（代表 开采后±壤）的±壤样共5个样品。±壤样品取样区面积1000m 2,每30m2设1个取样点， 用无菌伊在0 - 20cm的±层分别采集±壤样品。每一取样点取± 500g，充分混匀后用无菌 塑料袋分装，接着在实验室中进行细菌培养分离。
[0035] 取上述采集到的样品，然后对样品中的细菌多样性进行测试，具体实验方法和结 果如下：
[0036] 1.方法
[0037] 1. 1细菌分离和DNA提取
[0038] 称取稀±矿区开采前、开采后、修复第一年、修复第二年和修复第H年共五份± 样，每份0. 5g，分别装入10ml无菌离也管，加入5ml重蒸水充分稀释。每种稀释息液各吸取 200 yl于固体培养基上涂布均匀。平板置35C恒温培养箱倒置培养12-2化。再分别挑取 每个时期的±壤单菌落24个，于LB液体培养基中35C恒温培养箱震荡培养12-2化。细菌 DNA提取方法参考刘文发表的论文（刘文，柯辉鹏，梁红.动植物总核酸提取试验.仲惜 农业技术学院学报，2008, 21 (3) : 17-21.)中的总核酸提取方法。
[0039] 1. 2.细菌SRAP分子柄记分析
[0040] SRAP扩增引物参照李春楠发表的论文（李春楠，崔海瑞，王伟博.用SRAP标记 研究根际±壤微生物的遗传多样性.生物多样性，2011，19(4) : 485-493.)中的方法，挑选 F1R3、F1R8、F2R3、巧R4、F5R3、巧R7六组引物对各组样品进行PCR扩增（详见下表1)。扩 增条件如下；在25ul的反应体系中，lOXBuffer 2. 5y 1，MgClal. 5y 1，dNTPs ly 1，引物 各 0. 5y l，Taq 酶 0. 5y 1，(1地2〇 补至 25y 1 ;扩增程序为；94°C 5min ;94°C 45s ;35°C Imin, 72°C lmin30s，5 个循环；94°C 45s，50°C lmin，72°C lmin30s，共 35 个循环；72°C延伸 lOmin， 4°C保存。
[0041] 扩增样品在6 %聚丙帰醜胺凝胶中电泳，0. 1% AgN〇3中染色，显影（四测酸轴 0.076g+Na0H 6g+1.6ml甲酵，加水至400ml)后的胶片在凝胶成像系统中用白光进行拍照 〇
[004引 1. 3细菌16S rDNA基因扩增和测序
[004引 细菌16S rDNA序列的引物参考表1。PCR反应体系为；lOXBuffer 5 y 1， MgCl22. 4y 1，dNTPs 2y 1，引物各 ly 1，Taq 酶 ly 1，dd&O 补至 50y 1。反应程序为 95°C 预变性4111111，941：变性453,571：退火453,721：延伸2111111，循环30次，最后721：延伸 lOmin，4°C保存。样品扩增后取3 y 1在1. 5%琼脂糖凝胶电泳中检测，电泳结果显示目的条 带清晰可辨后送英潍捷基（invitrogen，上海）贸易有限公司测序。
[0044] 表1引物名词与序列
[0045]
【权利要求】
1. 一种利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在于包括如下步骤： a. 土壤改良：在经过开采后的稀土矿区的土壤中施加动物粪便，所述动物粪便的施加 量为 130-170kg/100m2 ; b. 植被修复：向经过a步骤处理的土壤中施播草本植物的种子，所述草本植物为柱花 草、山毛豆、木豆、紫花苜蓿、香根草、马唐草和两耳草；接着，让草本植物种子自然生长，形 成植被。
2. 根据权利要求1所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在 于：所述a步骤中的动物粪便为鸡粪。
3. 根据权利要求2所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在 于：所述鸡粪的施加量为150kg/100m2。
4. 根据权利要求1所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在 于：所述草本植物种子自然生长的时间至少为1年。
5. 根据权利要求4所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在 于：所述草本植物种子自然生长的时间至少为3年。
6. 根据权利要求1所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在于 所述b步骤中的草本植物种子的施播量分别为：柱花草种子0. 1-0. 3kg/100m2、山毛豆种子 0. 3-0. 5kg/100m2、木ja种子 0. 3-0. 4kg/100m2、紫花苜猜种子 0. 2-0. 4kg/100m2、香根草种子 0. 1-0. 3kg/100m2、马唐草种子 0. 1-0. 3kg/100m2 和两耳草种子 0. 1-0. 3kg/100m2。
7. 根据权利要求6所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征 在于：柱花草种子〇. 2kg/100m2、山毛豆种子0. 5kg/100m2、木豆种子0. 3kg/100m2、紫花苜 猜种子0. 3kg/100m2、香根草种子0. 2kg/100m2、马唐草种子0. lkg/100m2和两耳草种子 0? 3kg/100m2。
8. 根据权利要求1所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在于 所述b步骤中的草本植物种子的施播量分别为：所述柱花草种子按照行距为15-20cm、列距 为20-30cm进行施播；所述紫花苜蓿种子按照行距为20-30cm、列距为30-40cm进行施播； 所述香根草种子按照行距为8-12cm、列距为8-12cm进行施播；所述马唐草种子按照行距为 8_12cm、列距为10_15cm进行施播；所述两耳草种子按照行距为10_15cm、列距为10_15cm 进行施播。
9. 根据权利要求8所述的利用草本植物于稀土矿区土壤生态修复的方法，其特征在于 所述b步骤中的草本植物种子的施播量分别为：所述柱花草种子按照行距为18cm、列距为 25cm进行施播；所述紫花苜蓿种子按照行距为25cm、列距为35cm进行施播；所述香根草种 子按照行距为l〇cm、列距为12cm进行施播；所述马唐草种子按照行距为10cm、列距为15cm 进行施播；所述两耳草种子按照行距为13cm、列距为14cm进行施播。
【文档编号】A01G1/00GK104396551SQ201410778967
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年12月15日 优先权日:2014年12月15日
【发明者】粱红, 刘胜洪, 杨妙贤, 周玲艳, 刘 文 申请人:仲恺农业工程学院