一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法
【专利摘要】一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，本发明涉及一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，本发明的目的是为了解决现有水污染严重的问题，本发明方法为：一、清洗水生美人蕉，然后预培养，选取水生美人蕉幼苗；二、在水培固定基质中介入摩西球囊霉菌剂，然后栽种水生美人蕉幼苗，在温室中进行培养30天后，得到菌根强化的水生美人蕉；三、将菌根强化的水生美人蕉种植到受污染的水中，即完成。本发明菌根强化技术显著提高水体中阿特拉津的去除率，去除率提高了15～20％，还提高水生美人蕉对水体中氮磷的去除率，并且增加了水体的溶解氧，表明菌根强化技术可以有效地防止水体的富营养化。本发明属于环境工程领域。
【专利说明】
一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法。
【背景技术】
[0002] 随着近些年农业的发展，水体污染和富营养化现象十分严重，尤其作为国际上主 要的除草剂之一，阿特拉津在国内的使用面积不断扩大。阿特拉津持效期长，施用后主要通 过地表径流、淋溶、湿沉降等途径进入地表水或向下沉积进入地下水，从而对水生生态环境 和人类饮用水源构成威胁，形成对土壤、水体等自然媒介的污染。阿特拉津是一种环境激 素，具有致畸、致癌和致突变等毒性。因此，水体中阿特拉津污染的修复，成为环境研究领域 的一个重要研究课题。
[0003] 植物修复技术一种具有应用潜力的、成本效益好的原位修复技术。阿特拉津作为 一种除草剂，进入水体后危害植物的生长，从而大大降低了植物修复水中污染物的效率。因 此植物修复技术在阿特拉津水体污染修复中的应用受到了限制。针对这一问题，阿特拉津 污染水体的修复急需抗性水生植物的优选，以及提高植物对阿特拉津的抗性和提高植物修 复水中污染物效率的方法。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的是为了解决现有水污染严重的问题，提供一种菌根强化水生美人蕉 降解水中污染物的方法。
[0005] 本发明一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，按以下步骤进行：
[0006] -、用去离子水清洗水生美人蕉，然后在营养液中预培养7天，再选取15cm株高的 水生美人蕉幼苗；
[0007] 二、将蛭石灭菌处理后，然后称重装入盆钵，得到水培固定基质，然后用层接施加 法介入接种物，向水培固定基质中浇水，水分渗透均匀后，栽种15cm株高的水生美人蕉幼 苗，在温室中进行培养30天后，得到菌根强化的水生美人蕉;其中所述的接种物为摩西球囊 霉菌剂，每克菌剂含有15~20个摩西球囊霉孢子；
[0008] 三、将菌根强化的水生美人蕉种植到受污染的水中，即完成所述的菌根强化水生 美人蕉降解水中污染物过程。
[0009] 菌根是自然界中普遍存在的高等植物与微生物共生的现象。菌根技术不仅能促进 植物的生长，而且可以促进污染物的降解、传输和植物吸收，进而有效地提高植物修复技术 的修复效率。因此，可以展望菌根强化技术将在污染物修复中有很大的应用前景，菌根强化 技术将是解决阿特拉津植物修复问题的关键。水生美人蕉作为一种常见的景观型水体净化 植物，具有脱氮除磷的功效，是水体植物修复的理想选择。针对水体中阿特拉津修复的难 题，本方法考察了水生美人蕉对阿特拉津的抗性，通过菌根强化提高了水生美人蕉对阿特 拉津的抗性以及水生美人蕉对污染物的修复能力。
[0010] 本发明试验表明，水生美人蕉是一种新发现的阿特拉津抗性植物，耐受浓度为 Img · Γ1。菌根真菌可有效侵染到水生美人蕉植物根系中，菌根强化技术可以明显提高水生 美人蕉对水体中阿特拉津污染物的抗逆性，耐受浓度达到了3mg · Γ1，并且有效提高了水体 中阿特拉津污染物的去除率，此耐受浓度达到了《杂环类农药工业水污染物排放标准》(GB 21523-2008)对阿特拉津的排放的规定:新建企业水污染物排放限值为3mg · IZ1。此外，菌根 强化技术可以明显提高水生美人蕉对水体中氮磷的去除率，并且增加了水体的溶解氧，表 明菌根强化技术可以有效地防止水体的富营养化。在施加 Img · IZ1阿特拉津的条件下，水生 美人蕉对水体氮磷的去除率不仅没有降低，还有所增加，表明水生美人蕉对水体中氮、磷和 阿特拉津的去除表现为相互促进。
【附图说明】
[0011] 图1为摩西球囊霉侵染的水生美人蕉根系在100倍光学显微镜下的镜检图；
[0012] 图2为3mg · IZ1阿特拉津胁迫下水生美人蕉的长势，其中：CK为不接种;FM为接种摩 西球囊霉；
[0013] 图3为14天水体中阿特拉津的去除率，其中：CK为不接种;FM为接种摩西球囊霉。
【具体实施方式】
[0014] 本发明技术方案不局限于以下所列举的【具体实施方式】，还包括各【具体实施方式】之 间的任意组合。
【具体实施方式】 [0015] 一:本实施方式一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法， 按以下步骤进行：
[0016] -、用去离子水清洗水生美人蕉，然后在营养液中预培养7天，再选取15cm株高的 水生美人蕉幼苗；
[0017]二、将蛭石灭菌处理后，然后称重装入盆钵，得到水培固定基质，然后用层接施加 法介入接种物，向水培固定基质中浇水，水分渗透均匀后，栽种15cm株高的水生美人蕉幼 苗，在温室中进行培养30天后，得到菌根强化的水生美人蕉;其中所述的接种物为摩西球囊 霉菌剂，每克菌剂含有15~20个摩西球囊霉孢子；
[0018]三、将菌根强化的水生美人蕉种植到受污染的水中，即完成所述的菌根强化水生 美人蕉降解水中污染物过程。
[0019]菌根是自然界中普遍存在的高等植物与微生物共生的现象。菌根技术不仅能促进 植物的生长，而且可以促进污染物的降解、传输和植物吸收，进而有效地提高植物修复技术 的修复效率。因此，可以展望菌根强化技术将在污染物修复中有很大的应用前景，菌根强化 技术将是解决阿特拉津植物修复问题的关键。水生美人蕉作为一种常见的景观型水体净化 植物，具有脱氮除磷的功效，是水体植物修复的理想选择。针对水体中阿特拉津修复的难 题，本方法考察了水生美人蕉对阿特拉津的抗性，通过菌根强化提高了水生美人蕉对阿特 拉津的抗性以及水生美人蕉对污染物的修复能力。
[0020]本实施方式试验表明，水生美人蕉是一种新发现的阿特拉津抗性植物，耐受浓度 为Img · Γ1。菌根真菌可有效侵染到水生美人蕉植物根系中，菌根强化技术可以明显提高水 生美人蕉对水体中阿特拉津污染物的抗逆性，耐受浓度达到了3mg · I/1，并且有效提高了水 体中阿特拉津污染物的去除率，此耐受浓度达到了《杂环类农药工业水污染物排放标准》 (GB 21523-2008)对阿特拉津的排放的规定:新建企业水污染物排放限值为3mg · Γ1。此外， 菌根强化技术可以明显提高水生美人蕉对水体中氮磷的去除率，并且增加了水体的溶解 氧，表明菌根强化技术可以有效地防止水体的富营养化。在施加 Img · I/1阿特拉津的条件 下，水生美人蕉对水体氮磷的去除率不仅没有降低，还有所增加，表明水生美人蕉对水体中 氮、磷和阿特拉津的去除表现为相互促进。
【具体实施方式】 [0021] 二:本实施方式与一不同的是:步骤一所述的营养液 为霍格兰营养液。其它与一相同。
【具体实施方式】 [0022] 三:本实施方式与一或二不同的是：步骤二所述的灭 菌处理是用IOKgy辐照灭菌。其它与一或二相同。
[0023]【具体实施方式】四：本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是：步骤二所述 的摩西球囊霉菌剂中的摩西球囊霉为摩西球囊霉HDSFl，保藏号为CGMCC No. 3012。其它与
【具体实施方式】一至三之一相同。
[0024]本实施方式中保藏号为CGMCC No . 3012的摩西球囊霉已在申请号为 200910072348.0的中文专利中公开。
[0025]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是：步骤二所述 的介入接种物是将接种物置于离培养基质表层1/3处，接种量为摩西球囊霉菌剂与水培固 定基质的质量比为1:10。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。
[0026]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是：步骤三所述 的将菌根强化的水生美人蕉种植到受污染的水中的种植密度为25棵/m2。其它与具体实施 方式一至五之一相同。
[0027]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是：步骤二所述 的温室培养的条件为:温度白天30°C，夜间20°C，光照时间14h/d，光照强度为800μπιο1 Hf2S 4。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。
[0028]通过以下实施例验证本发明的有益效果：
[0029] 实施例1、本实施例试验组菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，按以下步 骤进行：
[0030] -、用去离子水清洗水生美人蕉，然后在霍格兰营养液中预培养7天，再选取15cm 株高的水生美人蕉幼苗；
[0031] 二、将蛭石IOKgy辐照灭菌处理后，然后称200g蛭石装入盆钵，得到水培固定基质， 然后用层接施加法介入接种物20g，向水培固定基质中浇水，水分渗透均匀后，栽种15cm株 高的水生美人蕉幼苗，在温室中进行培养30天后，得到菌根强化的水生美人蕉;其中所述的 接种物为摩西球囊霉菌剂；
[0032]三、将菌根强化的水生美人蕉种植到受污染的水中，即完成。
[0033] 步骤二中的摩西球囊霉菌剂中的摩西球囊霉菌种保藏号为CGMCC No.3012;介入 接种物是将接种物置于离培养基质表层1/3处;温室培养的条件为:温度白天30°C，夜间20 °C，光照时间14h/d，光照强度为800ymol m-2S-1。
[0034]试验涉及两个处理:试验组菌根强化的水生美人蕉和对照组不接种摩西球囊霉水 生美人蕉，分别加入不同浓度的阿特拉津，各个处理三个平行，实验时间为14天。水培试验 在人工温室中进行，生长室内日间温度为30°C，夜间温度为20°C，光照时间14h/d，光照强度 为SOOymol Hf2S^113把试验组的和对照组分别放进含不同浓度阿特拉津的塑料盆中，进行水 体中阿特拉津的耐受浓度以及去除实验，每桶放3盆植物，试验设计8个阿特拉津浓度处理， 其浓度分别为〇、〇. I、〇. 5、1、3、5、10、15mg · IZ1;先用甲醇分别溶解所需的阿特拉津量，逐级 将其加入营养液中，充分搅匀，定量5L加入塑料盆中。结果表明，摩西球囊霉与水生美人蕉 形成共生体系，培养一个月时，摩西球囊霉的侵染率达到19.4±3.7%，摩西球囊霉侵染到 水生美人蕉的根中，并形成了丛枝和泡囊结构(见图1)。将未接种的和接种菌根的水生美人 蕉分别用于水体中阿特拉津的去除，经过14天，随着阿特拉津浓度的增加，水生美人蕉的生 长受到抑制，但是水生美人蕉对阿特拉津的耐受能力较强，是一种新发现的阿特拉津抗性 植物，耐受浓度为Img · Γ1，并且菌根强化技术提高了水生美人蕉在阿特拉津胁迫下的生长 状况(见图2)，提高了水生美人蕉对阿特拉津的抗逆性，耐受浓度增加到3mg · Γ1，此耐受浓 度达到了《杂环类农药工业水污染物排放标准》(GB21523-2008)对阿特拉津的排放的规定： 新建企业水污染物排放限值为3mg · L-1。水体中阿特拉津浓度相对其初始浓度显著降低， 菌根强化处理组水中残留浓度显著低于对照处理组，表明菌根强化技术显著提高水体中阿 特拉津的去除率，去除率提高了15~20% (见图3)
[0035] 确定水生美人蕉的阿特拉津耐受浓度以后，重复之前的步骤培养植物30天得到菌 根强化的水生美人蕉，然后施加耐受浓度的阿特拉津的富营养化配置营养液(经测定富营 养化营养液配水的TN原始浓度为29.71mg · L'TP原始浓度为6.83mg · 1^)，3天后测定水 中的总氮、总磷去除率和溶解氧浓度，研究阿特拉津对水生美人蕉水体净化效能的影响。菌 根强化技术提高了水生美人蕉对水体中氮磷的去除率，其中总氮去除率提高了 12.1%，总 磷的去除率提高了 19.9%，并且使水体的溶解氧浓度提高了 10.2%，表明菌根强化技术可 以有效地促进植物对水体的净化，防止水体的富营养化。在施加 Img · I/1阿特拉津的条件 下，水生美人蕉对水体的净化效能不仅没有降低，还有所增加，表明水生美人蕉对水体中 氮、磷和阿特拉津的去除表现为相互促进(见表1)。
[0036] 表1
[0038]由实施例可知，菌根强化技术可以明显提高水生美人蕉对水体中阿特拉津污染物 的抗逆性，耐受浓度达到了3mg · Γ1，并且有效提高了水体中阿特拉津污染物的去除率。此 外，菌根强化技术可以明显提高水生美人蕉对水体中氮磷的去除率，并且增加了水体的溶 解氧，表明菌根强化技术可以有效地防止水体的富营养化。在施加 Img · IZ1阿特拉津的条件 下，水生美人蕉对水体氮磷的去除率不仅没有降低，还有所增加，表明水生美人蕉对水体中 氮、磷和阿特拉津的去除表现为相互促进。
【主权项】
1. 一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在于该方法按以下步骤进 行： 一、 用去离子水清洗水生美人蕉，然后在营养液中预培养7天，再选取15cm株高的水生 美人蕉幼苗； 二、 将蛭石灭菌处理后，然后称重装入盆钵，得到水培固定基质，然后用层接施加法介 入接种物，向水培固定基质中浇水，水分渗透均匀后，栽种15cm株高的水生美人蕉幼苗，在 温室中进行培养30天后，得到菌根强化的水生美人蕉;其中所述的接种物为摩西球囊霉菌 剂，每克菌剂含有15~20个摩西球囊霉孢子； 三、 将菌根强化的水生美人蕉种植到受污染的水中，即完成所述的菌根强化水生美人 蕉降解水中污染物过程。2. 根据权利要求1所述的一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步骤一所述的营养液为霍格兰营养液。3. 根据权利要求1所述的一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步骤二所述的灭菌处理是用lOKgy辐照灭菌。4. 根据权利要求1所述的一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步骤二所述的摩西球囊霉菌剂中的摩西球囊霉为摩西球囊霉HDSF1，保藏号为 CGMCCNo.3012〇5. 根据权利要求1所述的一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步骤二所述的介入接种物是将接种物置于离培养基质表层1/3处，接种量为摩西球囊霉 菌剂与水培固定基质的质量比为1:10。6. 根据权利要求1所述的一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步骤二所述的温室培养的条件为:温度白天30°C，夜间20°C，光照时间14h/d，光照强度为 800ymol m-2S-、7. 根据权利要求1所述的一种菌根强化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步骤三所述的将菌根强化的水生美人蕉种植到受污染的水中的种植密度为25棵/m 2。
【文档编号】C02F3/32GK105858895SQ201610179628
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】王立, 董静, 马放, 齐珊珊, 张雪, 赵廷, 赵昕悦
【申请人】哈尔滨工业大学