一种利用地表球囊霉降低金银花镉积累并提高其产量的方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于重金属污染修复技术领域。更具体地，涉及一种利用地表球囊霉降低 金银花的镉积累并提高其产量的方法。
【背景技术】
[0002] 由于农田污灌、固体废弃物施用以及矿山开采与冶炼等人类活动，土壤镉污染越 来越严重。镉在土壤中移动性大、毒性高，是环境中最毒的无机污染物之一。镉被植物吸收 后进入植物体，可通过食物链富集进入人体，严重威胁着农业生产和人类健康。针对大面积 中轻度污染的耕地，目前尚缺乏经济可行的技术手段彻底清除土壤重金属。我国人口多与 耕地少的矛盾突出，将大面积重金属污染土地实行休耕会影响农作物生产和国家安全稳 定，在我国这是不现实的。因此，必须采取措施降低农作物中重金属含量以保障农业生产安 全。
[0003] 金银花(Lonicera japonica)是忍冬科忍冬属多年生半常绿藤本植物，广泛分布 于热带和亚热带地区，其地上部分为药用部分，具有很高的药用和经济价值。另外，金银花 具有生物量大、生长快、寿命长、根系发达、抗性强、适应性广、对土壤要求不严格等特点。但 是，最近研究表明金银花积累镉的能力很强(Liu等，2009;刘周莉等，2009;Liu等，2012; Jia 等，2013;贾莲等，2013)，有研究称可利用其治理镉污染土壤，但是从另一个角度看，这对金 银花的生产和应用带来十分不良的影响。因此，降低金银花镉积累的研究是实现金银花在 镉污染土地上安全生产的重要环节。向言词等(2013)采用苔藓、黑炭土、植物果制吸咐剂和 稻草肩作为基质栽培金银花，这些基质既可为植物生长提供丰富营养，又可吸附固定土壤 重金属，减少重金属的生物有效性，阻止重金属从污染土壤传递进入金银花体内，实现在污 染土壤中安全栽培与生产金银花，然而该方法却不适用于大面积的土壤栽培。
[0004] 现有技术中，利用生物、物理化学或者农业生态措施可以降低镉在植物中的积累， 是实现在镉污染土壤中进行安全农业生产的重要措施。其中，施用土壤改良剂是控制土壤 镉污染的有效手段，其目的是降低土壤镉的生物有效性，达到原位抑制作物吸收镉的目的。 此方法成本低、易于实践，是在镉污染土壤上进行安全生产的有效途径之一。但是，目前常 用的镉污染土壤改良剂，多数存在效果不稳定或对土壤性质、结构造成不利影响等缺陷，直 接影响土壤改良剂的实际持续应用。而利用菌根真菌降低植物重金属吸收量是一种行之有 效、环境友好的技术手段。自1981年Bradley等（1981)报道石楠 (Calluna vulgaris)菌根降 低植物对过量铜和锌的吸收以后，人们对菌根与重金属污染的研究产生了浓厚的兴趣。 Amir等（2013)也报道Glomus etunicatum的定殖显著（p〈0.05)降低了其宿主植物Sorghum vul gar e根部以及地上部分的Ni浓度而促进了生长。Lins等（2006)也发现接种Glomus etunicatum的银合欢(Leucaena leucocephala)地上部分Cu含量比不接种处理低。
[0005] 目前，尚未见有利用菌根真菌降低金银花中镉积累的报道。
【发明内容】
[0006] 本发明要解决的技术问题是克服现有技术中降低金银花镉积累方法的不足，提供 一种利用地表球囊霉(Glomus versiforme)降低金银花的镉积累并提高金银花产量的方 法。利用地表球囊霉和金银花共生，不仅可以改善金银花的矿质营养状况，尤其是P素营养， 从而促进金银花生长，增加生物量尤其是地上部生物量;更重要的是，可以降低金银花地上 部分(茎、叶和花)和地下部分(根)的镉浓度，也降低了 Cd对金银花的毒害。
[0007] 本发明上述目的通过以下技术方案实现：
[0008] 首先，本发明公开了地表球囊霉在降低金银花的镉积累和/或提高金银花产量方 面的应用，该应用均应在本发明的保护范围之内。
[0009]在此基础上，本发明提供了一种利用地表球囊霉降低金银花镉积累并提高其产量 的方法，是利用地表球囊霉和金银花共生栽培。
[0010] 优选地，所述地表球囊霉是地表球囊霉菌剂。
[0011] 所述地表球囊霉菌剂可以为常见的地表球囊霉菌剂。
[0012] 作为一种优选的实施方式，所述地表球囊霉菌剂为包括地表球囊霉宿主植物根 段、菌丝、菌根真菌孢子和/或栽培基质的混合物。
[0013]更优选地，上述利用地表球囊霉降低金银花镉积累并提高其产量的方法具体是： 先利用宿主植物将地表球囊霉进行扩繁培养后，收获含有宿主植物根段、真菌菌丝、菌根真 菌孢子和栽培土壤的混合物，即为地表球囊霉菌剂;再将地表球囊霉菌剂接种于栽培基质 中，进行金银花的栽培。
[0014] 其中，优选地，所述宿主植物为摩西球囊霉的宿主植物。
[0015] 更优选地，所述摩西球囊霉的宿主植物为玉米、紫云英、高粱、三叶草或苏丹草等。
[0016] 优选地，所述地表球囊霉为地表球囊霉BGC GD01C。
[0017]优选地，所述利用宿主植物将地表球囊霉进行扩繁培养所用的基质为沙土。
[0018]更优选地，所述沙土为灭菌的重量比1:1的沙和土混合物。
[0019] 另外，上述扩繁培养时，地表球囊霉的接种量为〇.1~20w/w%。
[0020] 优选地，扩繁培养时，所述地表球囊霉的接种量为1~5w/w%。
[0021 ]更优选地，扩繁培养时，所述地表球囊霉的接种量为3~4w/w%。
[0022]优选地，金银花栽培时，所述地表球囊霉菌剂的接种量为0.1~20w/w%。
[0023]更优选地，金银花栽培时，所述地表球囊霉菌剂的接种量为1~5w/w%。
[0024]最优选地，金银花栽培时，所述地表球囊霉菌剂的接种量为3~4w/w%。
[0025]作为一种优选的可实施方案，上述地表球囊霉菌剂的具体制备方法如下：
[0026]按照0.1~20w/w%的接种量，将地表球囊霉接种剂均匀平铺在沙土基质上，覆盖 一层灭菌沙土基质，浇水，播种地表球囊霉宿主的种子，再覆盖一层灭菌沙土基质，培养3~ 6个月，除去植株地上部分茎叶后，置于温度和湿度相对稳定的空间干燥10~15天，然后收 获所有培养物，包括植物根段、菌丝、菌根真菌孢子和栽培基质，剁碎混匀，即得到地表球囊 霉菌剂。其中，优选地，所述接种量为1~5w/w%。更优选地，所述接种量为3~4w/w%。优选 地，所述沙土基质为灭菌的重量比1:1的沙和土混合物。
[0027]另外，上述收获所有培养物后的操作尽量做到无菌，具体可为:操作桌面先用酒精 (如70%酒精)擦拭消毒;桌面上覆盖若干层(如3层)干净的纸，将收获的培养物倒在纸上， 用火焰消毒的短柄斧剁碎；用两张纸卷起剁碎了的培养物，纸筒的一端插入预先准备的能 封口的干净塑料袋中；当所有的培养物都转移入袋中后，轻轻取出纸，封上袋，任何时候都 不要让手接触到一点盆栽培养物，再在外面套一个相同的塑料袋，然后放置在4°C冰箱中保 藏。
[0028]更具体地，所述地表球囊霉菌剂的制备方法如下：
[0029]装灭菌的沙土(按照重量比，沙:土= 1:1)培养基至塑料盆的4/5;按照4w/w%的接 种量，将地表球囊霉接种剂均匀平铺在基质上一薄层。再覆灭菌基质2cm，浇水，播种玉米种 子10~15粒/盆。覆盖0.5cm灭菌基质，然后移至温室培养；
[0030] 盆栽5个月后进行收获;收获时，先剪去植物株地上部分茎叶，将盆置于温度湿度 相对稳定的房间干燥两周，然后收获盆中所有培养物(包括植物根系、菌丝、孢子和基质）；
[0031] 操作桌面先用70%酒精擦拭消毒;桌面上覆盖3层干净的纸，将盆中培养物倒在纸 上，用火焰消毒的短柄斧剁碎;用两张纸卷起剁碎了的培养物，纸筒的一端插入预先准备的 能封口的干净塑料袋中；当所有的培养物都转移入袋中后，轻轻取出纸，封上袋，任何时候 都不要让手接触到一点盆栽培养物，再在外面套一个相同的塑料袋，然后放置在4°C冰箱中 保藏。
[0032]另外，一种包含有地表球囊霉的适用于镉污染土壤上种植金银花的土壤改良剂也 应在本发明的保护范围之内。所述地表球囊霉可为上述的地表球囊霉菌剂。
[0033]优选地，所述土壤改良剂中，地表球囊霉菌剂的含量为0.1~20w/w%，所述土壤改 良剂的使用量为3.4~668公斤/亩。
[0034]更优选地，所述土壤改良剂中，地表球囊霉菌剂的含量为1~5w/w%，所述土壤改 良剂的使用量为34~167公斤/亩。
[0035]最优选地，所述土壤改良剂中，地表球囊霉菌剂的含量为3~4w/w%，所述土壤改 良剂的使用量为1〇〇公斤/亩。
[0036]另外，还需强调的是，以本发明所公开的根内球囊霉在降低金银花的镉积累和/或 提高金银花产量方面的应用为基础，所衍生、替换、组合出的其他方案，均应在本发明的保 护范围之内。
[0037]本发明以金银花为实验植物，以地表球囊霉为接种剂，在不同Cd浓度(0、10和20mg Cd Kg-1)的土壤中，通过盆栽实验研究接种地表球囊霉降低金银花积累镉的潜力，结果表 明，接种地表球囊霉(Gv)提高了金银花吸收P的能力，促进了金银花生长，生物量大幅度增 加；而且，接种Gv可以降低金银花地上部分(茎、叶和花)和地下部分(根）的镉浓度，实现了 在镉污染土壤上生产金银花的目的。
[0038]本发明具有以下有益效果：
[0039] 本发明利用地表球囊霉与金银花共生，不仅可以改善金银花的矿质营养状况，尤 其是P素营养，从而促进金银花生长，增加生物量尤其是地上部生物量，提高金银花的产量； 更重要的是，可以降低金银花地上部分(茎、叶和花)和地下部分(根）的镉浓度，为在镉污染 土壤中安全生产金银花提供了一个途径，对金银花的生产及应用具有重要的意义。
[0040] 另外，本发明还实现了地表球囊霉的一种新应用，为地表球囊霉的开发和应用提 供了一个新的思路和方向。
[0041] 本发明的方法与传统的化学与农业措施相比，接种地表球囊霉的措施具有效果 好、无二次污染、运行成本低等特点。
【具体实施方式】
[0042] 以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的 限定。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。
[0043] 除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。
[0044] 实施例1
[0045] 1、供试菌株扩繁培养和菌剂的制备
[0046] 地表球囊霉(Glomus versiforme，简称Gv)BGC⑶01C北京市农林科学院植物营养 与资源研究所提供。
[0047]利用玉米(Zea mays)作为宿主植物进行盆栽扩繁后，将含有宿主植物根段、真菌 菌丝、菌根真菌孢子和盆栽土壤的混合物作为接种菌剂。具体过程如下：
[0048]装灭菌的沙土(按照重量比，沙:土=1:1)培养基至塑料盆的4/5。按照4%的接种 量(w:w)将地表球囊霉接种剂均勾平铺在基质上一薄层。再覆灭菌基质2cm，饶水，播种玉米