本发明涉及一种镉污染土壤的修复方法，具体涉及一种丛枝菌根-苜蓿草共生体对镉污染土壤的修复方法。
背景技术：
目前,我国耕地受镉、砷、铅等重金属污染的问题日益严重，由此造成的经济损失也越来越大，据报道每年我国因重金属污染造成的经济损失至少200亿元。在所有重金属污染中,以镉污染最为严重。近年来随着采矿、冶金以及镉处理等工业的发展，我国农业土壤受镉污染也日益严重。由于镉不能被土壤中微生物降解，半衰期超过20年，其污染为不可逆的积累过程；镉又是生物迁移性很强的重金属,极易被植物吸收并累积，超过一定限度不仅严重影响作物的产量、品质,而且可食部分极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。镉的化合物毒性大，而且属于积蓄性，引起慢性中毒的潜伏期可达10到30年。总之，土壤中重金属镉污染已严重影响着农业生产的可持续发展。
镉污染土壤修复的复杂性和高难度使得目前尚无一种真正稳定高效的修复技术能满足现实生产的需求；物理修复和化学修复能较快实现土壤中镉含量的降低，但其仅改变了土壤中镉的存在形式而没有将其彻底清除，往往还存在成本昂贵、工程量巨大、二次环境污染的问题；动物修复和微生物修复作为一种绿色修复技术相比于其他修复方式具有经济、方便、不改变土壤固有理化性质的特点，但其修复速度慢、见效时间长、对土壤环境要求高的问题限制了其大面积的推广应用。利用植物修复被镉污染的环境，不仅成本低廉，而且有良好的综合生态效益，尤其适合大面积推广，但是其对镉污染土壤的效果不能发挥到最佳。
技术实现要素：
本发明的一个目的是解决至少上述问题和/或缺陷，并提供至少后面将说明的优点。
为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了一种丛枝菌根-苜蓿草共生体对镉污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
步骤一、按照质量比为5～8％的接种量将丛枝菌根真菌与灭菌的扩繁基质混合均匀，然后将混合基质装至无菌盆的2/3～4/5；播种苏丹草种子后，再覆盖一层0.5cm的灭菌沙土培养基，温室培养；盆栽培养3～4个月后，剪去苏丹草植株地上部分的全部茎叶，将盆置于室内干燥1～2周，收获盆中所有培养物；将所有培养物倒在无菌纸上，用消毒的工具将其剁碎后，转移入无菌袋中，封袋冷藏，即得丛枝菌根真菌菌剂；
步骤二、将苜蓿种子置于冷等离子体处理机内，在150～300W的处理功率下对苜蓿种子进行10～15s的非电离幅射处理，处理以氦气为工作介质，在真空封闭环境中进行；将处理后的苜蓿种子放入含有0.5～0.8mg/mL壳聚糖的乙酸水溶液中，于20～30℃下超声处理10min，在超声处理的过程中，向乙酸水溶液中通入臭氧，臭氧的通气速率为50～100L/min；得到处理后的苜蓿种子；
步骤三、在镉污染土壤的表土层中接种丛枝菌根真菌菌剂，接种比例为每500～800g土壤中加入丛枝菌根真菌菌剂20～30g；然后将苜蓿种子种植，种植密度为为每平方米5～10行，每行60～100株；进行田间管理；经生长60～120天后，收获植物体，晒干、转移后集中焚烧，实现对镉污染土壤的修复。
优选的是，所述的所有培养物包括植物根系、菌丝、孢子、沙土培养基和扩繁基质；所述扩繁基质为重量比为1:2:1:1的河沙、土壤、蛭石、沸石；所述扩繁基质的灭菌采用高温灭菌，湿热灭菌条件为121℃灭菌40～60min，间隔18～24小时后再灭菌一次。
优选的是，所述步骤二中，还包括：将处理后的苜蓿种子加入种子浸泡液中浸泡1～3h；然后取出自然晾干，然后在电场强度为50～60kV/cm，脉冲宽度为10～12μs，脉冲频率为80～100Hz的脉冲电场中处理80～120s。
优选的是，所述种子浸泡液包括以下重量份的原料混合而成：赤霉素0.1～0.5份、亚硒酸钾1～3份、十二烷基氨基丙酸钠0.3～0.5份、环烷酸钠0.5～0.8份、腐殖酸钠0.1～0.3份，羟乙基乙二胺三乙酸1～2份，烷基葡萄糖苷0.5～0.8份、纳米氧化锌0.3～0.5份、紫甘薯花青素0.5～0.8份、海藻酸钠1～2份、螺旋藻提取物1～3份、洋葱提取物1～3份、淘米水150～300份。
优选的是，在浸泡过程中，向种子浸泡液中通入臭氧，臭氧的通气速率为50～100L/min。
优选的是，所述步骤三之前还包括：翻整镉污染土壤，然后在该镉污染土壤中添加土壤修复剂，翻整使修复剂与镉污染土壤充分混匀，所述土壤修复剂的添加量为每亩镉污染土壤添加30～50kg。
优选的是，所述土壤修复剂包括以下重量份的原料组成：改性凹凸棒土20～25份、改性秸秆生物碳10～15份、2-羟基苯甲酸-5-磺酸钠3～5份、β-环状糊精1～3份、腐殖酸5～10份、生石灰2～7份，二巯基丙醇3～6份，膨润土4～6份，木醋液2～5份，0.5～1份聚环氧琥珀酸、贝壳粉3～5份。
优选的是，所述土壤修复剂的制备方法为：按重量份，将2-羟基苯甲酸-5-磺酸钠、β-环状糊精、二巯基丙醇、木醋液、聚环氧琥珀酸和100份水加入容器中，搅拌得到混合溶液；将改性凹凸棒土、改性秸秆生物碳、腐殖酸、生石灰、膨润土和贝壳粉放入振动球磨机内，按照料∶球＝1：5～10的比例加入陶瓷球进行粗粉碎，得到粗粉碎料；取粗粉碎料和混合溶液加入聚四氟乙烯球磨罐中，加入球磨球置于行星球磨机上，进行球磨；球磨后的物料烘干，得到土壤修复剂；所述球磨球与粗粉碎料的重量比为5～10：1，球磨混料时间为1～3h，球磨转速为200～300r/min。
优选的是，所述改性凹凸棒土的制备方法为：取凹凸棒土20～30份，加入100份0.8～1.2mol/L的盐酸溶液中，搅拌30～60min，过滤，烘干，取烘干的凹凸棒土10～25份、钼酸铵1～3份、硝酸钼3～5份、草酸铵1～3份、亚氨基二琥珀酸盐螯合锌1～3份和水120份加入密封容器中，密封，置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，直接蒸发烘干，得到改性凹凸棒土；所述辐照的辐照剂量率为200～400kGy/h，辐照剂量为400～1000kGy，搅拌速度为200r/min。
优选的是，所述改性秸秆生物碳的制备方法为：用体积分数为6～10％的醋酸溶液调节乙醇水溶液的pH至3～4，将异丁烯三乙氧基硅烷加入已调pH的乙醇水溶液中震荡1～3h，得到改性液；将20～30重量份秸秆生物炭、50～100体积份改性液加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至40～60MPa，40～60℃下搅拌反应1～3小时，泄压，然后加入30～50体积份0.50mol/L的半胱氨酸溶液，在体系密封后通入二氧化碳至40～60MPa，40～50℃下搅拌1～3小时，泄压，过滤，干燥，得到改性秸秆生物碳；所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:5；所述异丁烯三乙氧基硅烷的加入量为所述乙醇水溶液总体积的5％。
本发明至少包括以下有益效果：本发明结合植物修复与微生物修复技术两种方法，通过对丛枝菌根-苜蓿草共生体培养，可完美的结合两者的优点，经济、方便、不改变土壤固有理化性质，而且有良好的综合生态效益，尤其适合大面积推广，对镉污染土壤进行修复，具有治理效果好、无二次污染、运行成本低等特点，具有很好的理论和应用推广价值。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
具体实施方式：
下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。
本发明所述丛枝菌根真菌为地表球囊霉(Glomus versiforme)，来源于北京市农林科学院植物营养与资源研究所“中国丛枝菌根真菌种质资源库(BGC)，编号BGC GD01C。
实施例1：
一种丛枝菌根-苜蓿草共生体对镉污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
步骤一、按照质量比为5％的接种量将丛枝菌根真菌与灭菌的扩繁基质混合均匀，然后将混合基质装至无菌盆的2/3；播种苏丹草种子后，再覆盖一层0.5cm的灭菌沙土培养基，温室培养；盆栽培养3个月后，剪去苏丹草植株地上部分的全部茎叶，将盆置于室内干燥1周，收获盆中所有培养物；将所有培养物倒在无菌纸上，用消毒的工具将其剁碎后，转移入无菌袋中，封袋冷藏，即得丛枝菌根真菌菌剂；所述的所有培养物包括植物根系、菌丝、孢子、沙土培养基和扩繁基质；所述扩繁基质为重量比为1:2:1:1的河沙、土壤、蛭石、沸石；所述扩繁基质的灭菌采用高温灭菌，湿热灭菌条件为121℃灭菌60min，间隔24小时后再灭菌一次；
步骤二、将苜蓿种子置于冷等离子体处理机内，在200W的处理功率下对苜蓿种子进行10s的非电离幅射处理，处理以氦气为工作介质，在真空封闭环境中进行；将处理后的苜蓿种子放入含有0.5mg/mL壳聚糖的乙酸水溶液中，于20℃下超声处理10min，在超声处理的过程中，向乙酸水溶液中通入臭氧，臭氧的通气速率为80L/min；得到处理后的苜蓿种子；所述乙酸水溶液中乙酸的质量分数为1.2％；
步骤三、在镉污染土壤(土壤全镉含量为5.757mg/kg)的表土层中接种丛枝菌根真菌菌剂，接种比例为每500g土壤中加入丛枝菌根真菌菌剂20g；然后将苜蓿种子种植，种植密度为为每平方米8行，每行80株；进行田间管理；经生长60～120天后，收获植物体，晒干、转移后集中焚烧，实现对镉污染土壤的修复，经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为1.687mg/kg。
实施例2：
一种丛枝菌根-苜蓿草共生体对镉污染土壤的修复方法，包括以下步骤：
步骤一、按照质量比为8％的接种量将丛枝菌根真菌与灭菌的扩繁基质混合均匀，然后将混合基质装至无菌盆的4/5；播种苏丹草种子后，再覆盖一层0.5cm的灭菌沙土培养基，温室培养；盆栽培养4个月后，剪去苏丹草植株地上部分的全部茎叶，将盆置于室内干燥2周，收获盆中所有培养物；将所有培养物倒在无菌纸上，用消毒的工具将其剁碎后，转移入无菌袋中，封袋冷藏，即得丛枝菌根真菌菌剂；所述的所有培养物包括植物根系、菌丝、孢子、沙土培养基和扩繁基质，所述扩繁基质为重量比为1:2:1:1的河沙、土壤、蛭石、沸石；所述扩繁基质的灭菌采用高温灭菌，湿热灭菌条件为121℃灭菌60min，间隔18小时后再灭菌一次；
步骤二、将苜蓿种子置于冷等离子体处理机内，在250W的处理功率下对苜蓿种子进行15s的非电离幅射处理，处理以氦气为工作介质，在真空封闭环境中进行；将处理后的苜蓿种子放入含有0.8mg/mL壳聚糖的乙酸水溶液中，于30℃下超声处理10min，在超声处理的过程中，向乙酸水溶液中通入臭氧，臭氧的通气速率为100L/min；得到处理后的苜蓿种子；所述乙酸水溶液中乙酸的质量分数为1.2％；
步骤三、在镉污染土壤(土壤全镉含量为5.682mg/kg)的表土层中接种丛枝菌根真菌菌剂，接种比例为每800g土壤中加入丛枝菌根真菌菌剂30g；然后将苜蓿种子种植，种植密度为为每平方米10行，每行100株；进行田间管理；经生长60～120天后，收获植物体，晒干、转移后集中焚烧，实现对镉污染土壤的修复。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为1.567mg/kg。
实施例3：
所述步骤二中，还包括：将处理后的苜蓿种子加入种子浸泡液中浸泡2h；然后取出自然晾干，然后在电场强度为60kV/cm，脉冲宽度为12μs，脉冲频率为100Hz的脉冲电场中处理80s；在浸泡过程中，向种子浸泡液中通入臭氧，臭氧的通气速率为100L/min；
所述种子浸泡液包括以下重量份的原料混合而成：赤霉素0.3份、亚硒酸钾2份、十二烷基氨基丙酸钠0.5份、环烷酸钠0.5份、腐殖酸钠0.3份，羟乙基乙二胺三乙酸2份，烷基葡萄糖苷0.8份、纳米氧化锌0.5份、紫甘薯花青素0.8份、海藻酸钠1份、螺旋藻提取物1份、洋葱提取物1份、淘米水300份。
其余工艺参数和方法与实施例1中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为1.158mg/kg。
实施例4：
所述步骤二中，还包括：将处理后的苜蓿种子加入种子浸泡液中浸泡3h；然后取出自然晾干，然后在电场强度为50kV/cm，脉冲宽度为10μs，脉冲频率为80Hz的脉冲电场中处理120s；在浸泡过程中，向种子浸泡液中通入臭氧，臭氧的通气速率为80L/min。
所述种子浸泡液包括以下重量份的原料混合而成：赤霉素0.5份、亚硒酸钾3份、十二烷基氨基丙酸钠0.3份、环烷酸钠0.8份、腐殖酸钠0.2份，羟乙基乙二胺三乙酸2份，烷基葡萄糖苷0.6份、纳米氧化锌0.5份、紫甘薯花青素0.7份、海藻酸钠2份、螺旋藻提取物1份、洋葱提取物2份、淘米水300份。
其余工艺参数和方法与实施例1中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为1.16mg/kg。
实施例5：
所述步骤三之前还包括：翻整镉污染土壤，然后在该镉污染土壤中添加土壤修复剂，翻整使修复剂与镉污染土壤充分混匀；所述土壤修复剂的添加量为每亩镉污染土壤添加30kg；
所述土壤修复剂包括以下重量份的原料组成：改性凹凸棒土25份、改性秸秆生物碳10份2-羟基苯甲酸-5-磺酸钠3份、β-环状糊精2份、腐殖酸8份、生石灰5份，二巯基丙醇5份，膨润土5份，木醋液3份，0.5份聚环氧琥珀酸、贝壳粉3～5份；
所述土壤修复剂的制备方法为：按重量份，将2-羟基苯甲酸-5-磺酸钠、β-环状糊精、二巯基丙醇、木醋液、聚环氧琥珀酸和100份水加入容器中，搅拌得到混合溶液；将改性凹凸棒土、改性秸秆生物碳、腐殖酸、生石灰、膨润土和贝壳粉放入振动球磨机内，按照料∶球＝1：5的比例加入陶瓷球进行粗粉碎，得到粗粉碎料；取粗粉碎料和混合溶液加入聚四氟乙烯球磨罐中，加入球磨球置于行星球磨机上，进行球磨；球磨后的物料烘干，得到土壤修复剂；所述球磨球与粗粉碎料的重量比为5：1，球磨混料时间为1h，球磨转速为300r/min。
其余工艺参数和方法与实施例1中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为0.85mg/kg。
实施例6：
所述步骤三之前还包括：翻整镉污染土壤，然后在该镉污染土壤中添加土壤修复剂，翻整使修复剂与镉污染土壤充分混匀，所述土壤修复剂的添加量为每亩镉污染土壤添加50kg；
所述土壤修复剂包括以下重量份的原料组成：改性凹凸棒土20份、改性秸秆生物碳15份2-羟基苯甲酸-5-磺酸钠3份、β-环状糊精2份、腐殖酸8份、生石灰5份，二巯基丙醇5份，膨润土5份，木醋液3份，0.5份聚环氧琥珀酸、贝壳粉3份；
所述土壤修复剂的制备方法为：按重量份，将2-羟基苯甲酸-5-磺酸钠、β-环状糊精、二巯基丙醇、木醋液、聚环氧琥珀酸和100份水加入容器中，搅拌得到混合溶液；将改性凹凸棒土、改性秸秆生物碳、腐殖酸、生石灰、膨润土和贝壳粉放入振动球磨机内，按照料∶球＝1：8的比例加入陶瓷球进行粗粉碎，得到粗粉碎料；取粗粉碎料和混合溶液加入聚四氟乙烯球磨罐中，加入球磨球置于行星球磨机上，进行球磨；球磨后的物料烘干，得到土壤修复剂；所述球磨球与粗粉碎料的重量比为10：1，球磨混料时间为2h，球磨转速为200r/min。
其余工艺参数和方法与实施例1中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为0.83mg/kg。
实施例7：
所述改性凹凸棒土的制备方法为：取凹凸棒土30份，加入100份1.2mol/L的盐酸溶液中，搅拌60min，过滤，烘干，取烘干的凹凸棒土25份、钼酸铵1份、硝酸钼5份、草酸铵3份、亚氨基二琥珀酸盐螯合锌1份和水120份加入密封容器中，密封，置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，直接蒸发烘干，得到改性凹凸棒土；所述辐照的辐照剂量率为200kGy/h，辐照剂量为400kGy，搅拌速度为200r/min。
其余工艺参数和方法与实施例5中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为0.28mg/kg。
实施例8：
所述改性凹凸棒土的制备方法为：取凹凸棒土25份，加入100份1mol/L的盐酸溶液中，搅拌60min，过滤，烘干，取烘干的凹凸棒土20份、钼酸铵2份、硝酸钼3份、草酸铵2份、亚氨基二琥珀酸盐螯合锌2份和水120份加入密封容器中，密封，置于2.5MeV、40mA的电子加速器中进行辐照搅拌处理，直接蒸发烘干，得到改性凹凸棒土；所述辐照的辐照剂量率为300kGy/h，辐照剂量为600kGy，搅拌速度为200r/min。
其余工艺参数和方法与实施例5中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为0.3mg/kg。
实施例9：
所述改性秸秆生物碳的制备方法为：用体积分数为10％的醋酸溶液调节乙醇水溶液的pH至4，将异丁烯三乙氧基硅烷加入已调pH的乙醇水溶液中震荡1h，得到改性液；将20重量份秸秆生物炭、50体积份改性液加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至40MPa，40℃下搅拌反应3小时，泄压，然后加入50体积份0.50mol/L的半胱氨酸溶液，在体系密封后通入二氧化碳至60MPa，50℃下搅拌1小时，泄压，过滤，干燥，得到改性秸秆生物碳；所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:5；所述异丁烯三乙氧基硅烷的加入量为所述乙醇水溶液总体积的5％，通过对秸秆生物碳的改性，使其呈多孔蜂窝状，比表面积增大。
其余工艺参数和方法与实施例5中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为0.52mg/kg。
实施例10：
所述改性秸秆生物碳的制备方法为：用体积分数为10％的醋酸溶液调节乙醇水溶液的pH至3，将异丁烯三乙氧基硅烷加入已调pH的乙醇水溶液中震荡1h，得到改性液；将30重量份秸秆生物炭、100体积份改性液加入超临界反应装置中，在体系密封后通入二氧化碳至40MPa，60℃下搅拌反应2小时，泄压，然后加入50体积份0.50mol/L的半胱氨酸溶液，在体系密封后通入二氧化碳至40MPa，50℃下搅拌2小时，泄压，过滤，干燥，得到改性秸秆生物碳；所述乙醇水溶液中乙醇与水的体积比为1:5；所述异丁烯三乙氧基硅烷的加入量为所述乙醇水溶液总体积的5％。
其余工艺参数和方法与实施例5中的完全相同。经检测，使用本实施例修复方法进行修复后，土壤全镉含量为0.55mg/kg。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的实例。