一种激活稻田土壤硫还原菌活性的重金属镉钝化剂与应用_3

文档序号:9927727阅读:来源:国知局
盆栽试验
[0071] 供试±壤样品采自广东灿头神儒污染稻田±壤,±壤样品自然晒干后,去除杂质 并研磨过100目筛,使用前先淹水2星期W活化±壤微生物活性;经测定±壤pH为7.3,其它 元素含量分别为:TOC 13.1 g/kg,CEC 11.5mo 1 (+) Ag,总儒2.0 Img/kg,总铁30.5旨/1^,八1-化 0.403g/kg,DCB-Fe 17.3g/kg,Ca 5.56g/kg,Mg 4.06g/kg,K 13.9g/kg。
[0072] 试验处理:每盆装±10公斤,分别进行如下处理(I)对照(CK),不施加任何重金属 儒纯化剂;(2)施加 100g/盆的实施例1的重金属儒纯化剂(Tl); (3)施加 100g/盆的实施例2 的重金属儒纯化剂(T2); (4)施加 100g/盆的实施例3粒径为4±0.5mm的重金属儒纯化剂 (T3);每个处理设置=个重复,施加各种重金属儒纯化剂后10天种植水稻;在水稻生长35天 时,按项萌等(项萌,张国平,李玲,等.广西铅錬矿冶炼区±壤剖面及孔隙水中重金属污染 分布规律[J].环境科学,2012,33( 1): 266-272.)的方法采集±壤孔隙水并测定其儒含量、 ±壤孔隙水的采样用荷兰EIJKELKAMP公司生产的化izon±壤孔隙水取样装置采集,分析孔 隙水中儒的含量,采集±壤样品按Tessier等(Tessier A,Campbell P G C,Bisson !.Sequential extraction procedure for the speciation of particulate trace metal S [J] .Analytical 畑 emistry ,1979,51(7): 844-851.)方法用 Imol L_i的MgCl2 (抑7.0)提取可交换态儒,参照刘讳埼等巧Ij讳埼,茹振川,杨宇红,等.应用16S rRNA基因文 库技术分析上壤细菌群落的多样性[J].微生物学报,2008,48(10) :1344-1350.)的方法采 用16S rRNA测序技术对±壤中的cDNA样品进行了高通量测序,测定±壤微生物群落结构; 采用反转录巧光定量(RT-qPCR)技术对硫还原菌、铁还原菌活性进行测定;在水稻收获时收 集水稻样品,分析巧粒儒含量。
[0073] 如表1所示,盆栽±壤中所有检测到的活性硫酸盐还原菌均属于变形菌口 (Proteobacter) ,Delta-变形菌纲(Deltaproteobacteria),其中Desul化romonadal es, Desulfobu化aceae, Desulfovibionales是优势活性硫酸盐还原微生物类群。施用本实施例 1~3制备的各种重金属儒纯化剂均可W显著增加硫还原菌群落的丰度,和对照相比,施用 实施1、2、3制备的重金属儒纯化剂后脱硫杆菌目微生物丰度分别增加了9.89、10.39和 10.93倍;脱硫弧菌目微生物丰度分别增加了 9.25、13.75和21.25倍;除硫单胞菌目微生物 丰度分别增加了1.98、2.91和6.52倍。为进一步明确实施例1~3制备的各种重金属儒纯化 剂对硫还原等微生物活性表达的影响,采用反转录巧光定量(RT-qPCR)技术对硫还原菌包 括脱硫菌属(Desulfobacter )、脱硫弧菌属(Desulfovibrio)和除硫单胞菌属(Desulfurom onas) W及铁还原菌包括地杆菌属(Geobacter)和希瓦氏菌属(Shewanel la)的转录copies 进行 了定量分析;地杆菌属(Geobacter)(鉴定引物 Geo494F: 5 ' -AGGAAGCACCGGCTAACTCC-3 ' 和 66〇8253:5'-14〔〇:6〇?4〔4〇7^61'1'(:1'-3')希瓦氏菌属(5116*日11611日)(鉴定引物化6120尸: 5 ' -GCCT AGGGATCTGCC CAGTCG-3 ' 和aie220R: 5 ' -CTAGGTTCATCCAATCGCG-3 ')脱硫菌属 (Desulf Obacter)(鉴定引物DSB127F: 5 ' -GATAATCTGCCTTCAAGCCTGG-3 ' 和DSB1273R: 5 ' -CYYYYYGCRRAGTCGSTGCCCT-3 ')脱硫弧菌属(DesulfOVibrio)(鉴定引物是:DSV691-F: 5 ' -CCGTAGATATCTGGAGGAACATCAG-3 ' 和DSV826-R: 5 '-ACATCTAGCATCCATCGTTTACAGC-3 ')除硫单 胞菌属(DeSUlfuromonas)(鉴定引物DSF205F: 5 ' -AACCTTCGGGTCCTACTGTC-3 ' 和DSF1033R: 5'-GCCGAACTGAC CCCTATGTT-3')巧光定量结果表明(表2),施用实施例1~3制备的各种重 金属儒纯化剂后,总细菌的转录活性有了显著提高(P<〇.05),说明重金属儒纯化剂添加后 促进了 ±壤微生物的生长与转录水平;施用实施例1~3制备的各种重金属儒纯化剂均可W 显著增加硫还原菌群活性,和对照相比,施用实施1、2、3制备的重金属儒纯化剂后 DesuIfobacter的转录copies数分别增加了2.59、3.24和4.23倍,DesulfoVibrio的转录 copies数分别增加了2.76、5.59和11.41倍,Desulfuromonas的转录copies数分别增加了 3. 18、8.13和 9.63倍,Geobacter 的转录copies数分别增加了 2.84、6.32 和7.29倍, Siewanella的转录copies数分别增加了3.75、7.23和8.02倍;进一步表明实施例1~3制备 的各种重金属儒纯化剂均能够激活硫还原菌、铁还原菌等功能微生物的活性转录水平。其 中W实施例3制备的重金属儒纯化剂对激活硫还原菌、铁还原菌等功能微生物活性的效果 最佳。
[0074]表1不同重金属儒纯化剂处理后±壤硫还原菌群落丰度的影响(% )
[00751
[(
[0077] 表2不同重金属儒纯化剂处理后±壤总细菌、Desulfobacter ,Desulfovibr io、 Desulf uromonas、Geobacter 及 Shewanel Ia 的巧光定量 [007引
[0079] 施用各种重金属儒纯化剂激活±壤硫还原菌、铁还原菌等功能微生物活性的同 时,也降低了 ±壤孔隙水中儒的含量、使得±壤可交换态Cd向固定态儒转化。如表3所示,和 对照相比,施用实施1~3制备的重金属儒纯化剂后±壤孔隙水中的儒含量分别降低了 42.7%、46.7%和55.5%;如表4所示,和对照相比施用实施1~3制备的重金属儒纯化剂后 根际±中可交换态Cd浓度分别降低了45.6 %、57.8%和66.8 %。因此,施用各种重金属儒纯 化剂后也可W降低盆栽稻米儒含量,如表5所示,和对照相比施用实施1~3制备的重金属儒 纯化剂后稻米Cd含量分别降低了45.8%、63.2%和69.1 % ;且在总儒2. Olmg/kg的污染±壤 上,施用实施例3制备的重金属儒纯化剂后稻米儒含量由对照的0.575mg/kg下降到 0.192mg/kg,达到食品卫生标准要求。上述结果表明,施用实施1~3制备的重金属儒纯化剂 后,可W激活±壤中硫还原菌等功能微生物活性,降低稻田±壤儒的移动性,达到降低稻米 儒含量的目的。
[0080] 表3不同重金属儒纯化剂处理后±壤孔隙水儒浓度的盆栽试验功效(iig [I)
[0081]
LTO84」 巧5小问重金属铜评化刑处埋后椎米Cd浓巧雙化(mg kg^)
[0085]
[0086] 实施例5轻度污染状态下,重金属儒纯化剂降低稻米儒含量的田间试验
[0087] 试验时间:2014年4月7号插秩7月2号收割,试验点位于广东省韶关市曲江区精市 镇一受儒污染农田;农田上壤pH为5.32,总Cd含量为0.545mg/kg-i。试验设置如下处理:(1) 空白对照,(CK); (2)在水稻插秩前10天一次性施用100公斤/亩实施例3制备的粒径为4± 0.5mm的重金属儒纯化剂(Tl);施用前需要先将稻田準祀均匀和其他常规肥料一同施用,施 用重金属儒纯化剂后要保持稻田淹水3cmW上,并保持淹水15天W上;(3)在水稻插秩前10 天一次性施用150公斤/亩实施例3制备的粒径为4±0.5mm的重金属儒纯化剂(T2);施用前 需要先将稻田準祀均匀和其他常规肥料一同施用,施用功能性纯化剂后要保持稻田淹水 ScmW上,并保持淹水15天W上。(4)在水稻插秩前5天施用50公斤/亩实施例3制备的粒径为 4±0.5mm的重金属儒纯化剂,在水稻分葉晒田时再施用50公斤/亩实施例3制备的粒径为4 ±0.5mm的重金属儒纯化剂(T3);在插秩前施用时需要先将
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