专利名称：施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高土壤耐受性的方法，特别是涉及一种施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法。
背景技术：
石油是由多种物质组成的复杂混合物，主要包括饱和烃、芳香烃、正烷烃类化合物、浙青质、树脂类等。我国是石油生产和消费大国，1978年原油年产量突破I亿t大关而成为世界十大产油国之一，然而，石油生产条件、环保技术等方面却相对落后。据统计，我国每年有60万t石油经跑、冒、滴、漏途径进入环境，对土壤、地下水、地表水造成污染。此外，污灌也是造成土壤石油污染的原因之一，如沈抚灌区污灌面积达O. 87万hm2，全国类似农田有10万hm2，石油污染问题已经相当突出。原油的80%以上被截留在50cm以上的表层土壤中，其中20cm左右的表层最为集中。随着经济的发展，含Pb的污染物通过污水灌溉、污泥利用、农药和化肥的施用、大气沉降等途径进入到土壤环境中，造成了严重的土壤污染。我国24个省(市)城郊、污水灌溉区、工矿等经济发展较快地区的320个重点污染区中，重金属含量超标的土壤面积约占污染土壤总面积的80%以上，其中镉是最严重的污染元素之一。60年代后我国农田土壤污灌面积迅速扩大，老工业基地的石油和重金属污灌现象严重，石油和镉污染成为污染土壤的典型代表。石油和镉进入土壤，可引起土壤理化性质的变化导致土壤结构的破坏，堵塞土壤孔隙，影响土壤通透性，降低土壤质量，影响土壤微生物、土壤酶活性，引起农作物发芽出苗率降低，生育期限推迟，贪青晚熟，结实率下降，抗倒伏、抗病虫害的能力降低等，直接导致粮食的减产。植物对石油和镉污染的耐受能力通过逃避机制和适应性反应来体现，通过有机溶质合成等逃避机制来减少根系对污染物质的吸收，通过组织忍耐、分隔效应、分解代谢、再运输等适应机制来提高对吸收进体内的污染物的耐受性。作物对石油和镉污染的耐受性差异很大。已发现的石油耐受植物有蓖麻、苜蓿、高羊茅、玉米草、向日葵、高丹草、狗牙根等，重金属镉的耐受植物有水稻、油菜、龙葵、天蓝遏蓝菜、商陆、堇菜、球果揮菜、三叶鬼针、滇苦菜、壶瓶碎米荠、水葱草等等，它们能在石油和镉污染土壤中较好的生长。而这其中有经济价值的作物则更加稀少。污染土壤的治理和修复是一个漫长的过程，并且不断有新的污染土壤产生，而且耕作土壤中的石油和镉多为二次污染，针对这种情况，应该采用边耕种边治理的方式，才更易被种植者所接受，进而取得良好的社会和经济效益。因此，应设法获得耐受石油和镉污染土壤而不减产的作物，来提高农民的积极性，如果能对现有的优良作物品种进行适当处理，使之完全适应污染土壤环境，不减产，则是最令人欣喜的事情了。玉米是三大粮食作物之一，种植面积仅次于小麦和水稻而位居第三，是全世界总产量最高的粮食作物，对解决人类的温饱意义重大。玉米可用作玉米饼等牲畜饲料，在许多地区也作为主要食物，也是工业酒精和烧酒的主要原料。玉米除籽粒外的其它部分用途也相当广泛玉米杆用于造纸和制墙板；苞叶可作填充材料和草艺编织；玉米穗轴可作燃料，也用来制工业溶剂，茎叶除用作牲畜饲料外，还是沼气池很好的原料。玉米在砂壤、壤土、粘土上均可生长，适宜的土壤PH为5 8，生长适应能力较强。玉米需肥量较大，不适宜在贫瘠的土壤种植。如果能提高玉米对逆境的抵抗能力，使之在石油和镉污染土壤中仍能旺盛生长，则可大大增加玉米的适种范围，增大污染土壤的利用效果，创造经济和社会价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法。本发明叶面喷施光合细菌菌剂和氯化钙(CaCl2)溶液以提高玉米对石油和镉复合污染土壤耐受性，使玉米能耐受3000mg/kg石油和100 mg/kg镉复合污染土壤，并且极显著地改善土壤的理化性质，增进土壤肥力。本发明的目的是通过以下技术方案实现的
施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，所述方法包括以下过程 玉米播种前，向土壤喷洒稀释菌剂，并取菌剂稀释浸种后播种，玉米播种后，施稀释菌剂，自苗期开始，每周监测玉米叶绿素含量选择群体内典型植株，选取最上部节位处的完全展开叶片，测定叶绿素含量，或在孕穗期和灌浆期各取氯化钙溶液叶面喷施一次，再取光合细菌菌剂原液稀释喷施一次即可。所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，所述叶绿素含量低，应尽早取氯化钙溶液叶面喷施，再取光合细菌菌剂原液稀释喷施，间隔一周后，如上之方法重复喷施氯化钙和光合细菌菌剂，并连续追踪测定叶绿素含量，此后在拔节期、孕穗期和灌浆期初期各喷施一次。所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，所述叶绿素含量低，应在发生干枯现象之前尽早喷施氯化钙溶液，再次叶面喷施氯化钙溶液，以增加应答反应，再取光合细菌菌剂原液稀释喷施，间隔3天后，重复喷施氯化钙和光合细菌菌剂。所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，所述光合细菌菌剂原液产品性状为液体时，产品原液即为光合细菌菌剂原液，产品性状为粉末时，按照每克粉末溶解于2ml蒸馏水的比例将菌剂制成原液，如取250g粉末，溶解于500ml蒸馏水中，即为光合细菌菌剂原液。所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，所述氯化钙(CaC12)溶液，购买市售氯化钙，试剂级，AR分析纯，用蒸馏水配制成浓度为O. 3mol/L的氯化钙溶液即可。本发明的优点与效果是
本发明方法操作简便，使用期的指证性状指标精准明确，使用成本低，过程安全，使用后环境友好，极显著增加叶绿素、类胡萝卜素含量，株高茎粗、干重、鲜重均大幅度提高，脯氨酸、P0D、螯合肽含量等抗性指标提高,丙二醒减少,使玉米能耐受3000mg/kg石油和100mg/kg镉复合污染土壤，并且极显著地改善土壤的理化性质，增进土壤肥力。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明进行详细说明。光合细菌能在有光照缺氧的环境中进行不产氧光合作用，同高等植物相比，它也含有类似的捕光色素，但只有一个光系统，即PSI，而且原始供氢体不是水，而是H2S (或一些有机物)。光合细菌在自身的同化代谢过程中，又完成了产氢、固氮、分解有机物三个自然界物质循环中极为重要的化学过程。光合细菌的这些特征能提高植物的抗逆性，通过增加植物光合作用、呼吸作用，改善根际土壤环境等机制，来促进植物生长，增强其对逆境土壤的耐受性。光合细菌还能降解石油等污染物，进一步缓解污染物的毒害作用，从而达到提高作物耐逆性的目的。本方法采用光合细菌和氯化钙溶液处理玉米植株以提高其对石油和镉复合污染土壤的耐受性，以叶片叶绿素含量为监测指标以确定处理时间和方案。光合细菌成份含量彡50亿/ml或光合细菌彡100亿/克，氯化钙溶液浓度为O. 3mol/L。具体实施方法是玉米播种前向土壤喷洒稀释500倍的菌剂，菌剂稀释50倍浸种后播种。玉米播种后，菌剂稀释200倍，每穴灌施菌剂30-50ml。在玉米生长过程中，如果叶绿素含量在2. Omg/L左右，可不必喷施光合细菌菌剂。如果叶绿素含量低于1.8mg/L或低于1.5mg/L，尽早取氯化钙溶液叶面喷施1-2次，24小时后再取光合细菌菌剂原液稀释100倍喷施叶面，间隔3-7天后，重复测定叶绿素含量，据此喷施氯化钙和光合细菌菌剂。本方法操作简便，使用期的指证性状指标精准明确，使用成本低，过程安全，使用后环境友好，极显著增加叶绿素、类胡萝卜素含量，株高茎粗、干重、鲜重均大幅度提高，脯氨酸、POD、螯合肽含量等抗性指标提高，丙二醛减少。 光合细菌菌剂的获得购买市售光合细菌菌剂。该产品执行标准《中华人民共和国农业行业标准》中《光合细菌菌剂NY 527-2002》。产品性状红褐色液体；淡黄色或黄褐色粉末。成份含量光合细菌> 50亿/ml或光合细菌> 100亿/克。光合细菌菌剂原液产品性状为液体时，产品原液即为光合细菌菌剂原液。产品性状为粉末时，按照每克粉末溶解于2ml蒸馏水的比例将菌剂制成原液，如取250g粉末，溶解于500ml蒸馏水中，即为光合细菌菌剂原液。氯化钙(CaC12)溶液购买市售氯化钙，试剂级，AR分析纯即可。用蒸馏水配制成浓度为O. 3mol/L的氯化钙溶液。实施例
本方法适用于在石油浓度低于3000mg/kg且镉浓度低于100mg/kg的复合污染土壤中提高玉米的抗性和产量。玉米播种前，向土壤喷洒稀释500倍的菌剂，并取菌剂稀释50倍浸种后播种。玉米播种后，菌剂稀释200倍，每穴灌施菌剂30-50ml。自苗期开始，每周监测玉米叶绿素含量。方法为选择群体内典型植株3-5株，选取最上部节位处的完全展开叶片，依据陈建勋(陈建勋主编，《植物生理学实验指导(第二版)》，华南理工大学出版社，87页)的方法测定叶绿素含量。如果叶绿素含量在2. Omg/L左右时，表示此时植株生长较正常，可不必喷施光合细菌菌剂。或在孕穗期和灌浆期各取O. 3mol/L的氯化钙溶液叶面喷施一次，24小时后再取光合细菌菌剂原液稀释100倍喷施一次即可，以促进增产。如果叶绿素含量低于1. 8mg/L，表示植株生长受到污染土壤的影响，此时肉眼观察植株生长尚正常，仔细辨认可发现叶色较正常生长情况下的植株稍淡，此时应尽早取O. 3mol/L的氯化钙溶液叶面喷施，24小时后再取光合细菌菌剂原液稀释100倍喷施，间隔一周后，如上之方法重复喷施氯化钙和光合细菌菌剂，并连续追踪测定叶绿素含量，直至其达2. Omg/L为止。此后应在拔节期、孕穗期和灌浆期初期各喷施一次。如果叶绿素含量低于1. 5mg/L，表示植株生长受到严重影响，肉眼观察植株首先叶色变淡，叶片厚度变薄，随后会出现干枯现象，下部叶片发黄甚至脱落。应在发生干枯现象之前尽早喷施O. 3mol/L的氯化钙溶液，12小时后再次叶面喷施O. 3mol/L的氯化钙溶液，以增加应答反应，24小时后再取光合细菌菌剂原液稀释100倍喷施，间隔3天后，重复喷施氯化钙和光合细菌菌剂。连续喷施两次后，必须停止使用溶剂2周以上，同时连续监测叶绿素含量，依据使用溶剂后新的叶绿素含量数值，采取上述相应的处理方法。其它水肥等管理正常。光合细菌菌剂的其它使用注意事项，请参考其商品使用说明书。本方法操作简便，使用期的指证性状指标精准明确，使用成本低，过程安全，使用后环境友好，对石油和镉污染土壤中玉米的生长有高效促进性。极显著增加叶绿素、类胡萝
卜素含量，株高茎粗、干重、鲜重均大幅度提高，脯氨酸、P0D、螯合肽含量等抗性指标提高， 丙二醒减少，使玉米能耐受3000mg/kg石油和100 mg/kg镉污染土壤,并且极显著地改善土壤的理化性质，增进土壤肥力。
权利要求
1.施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，其特征在于，所述方法包括以下过程玉米播种前，向土壤喷洒稀释菌剂，并取菌剂稀释浸种后播种，玉米播种后，施稀释菌剂，自苗期开始，每周监测玉米叶绿素含量选择群体内典型植株，选取最上部节位处的完全展开叶片，测定叶绿素含量，或在孕穗期和灌浆期各取氯化钙溶液叶面喷施一次，再取光合细菌菌剂原液稀释喷施一次即可。
2.根据权利要求1所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，其特征在于，所述叶绿素含量低，应尽早取氯化钙溶液叶面喷施，再取光合细菌菌剂原液稀释喷施，间隔一周后，如上之方法重复喷施氯化钙和光合细菌菌剂，并连续追踪测定叶绿素含量，此后在拔节期、孕穗期和灌浆期初期各喷施一次。
3.根据权利要求1所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，其特征在于，所述叶绿素含量低，应在发生干枯现象之前尽早喷施氯化钙溶液，再次叶面喷施氯化钙溶液，以增加应答反应，再取光合细菌菌剂原液稀释喷施，间隔3天后，重复喷施氯化钙和光合细菌菌剂。
4.根据权利要求1所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，其特征在于，所述光合细菌菌剂原液产品性状为液体时，产品原液即为光合细菌菌剂原液，产品性状为粉末时，按照每克粉末溶解于2ml蒸馏水的比例将菌剂制成原液，如取250g粉末，溶解于500ml蒸馏水中，即为光合细菌菌剂原液。
5.根据权利要求1所述的施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，其特征在于，所述氯化钙(CaC12)溶液，购买市售氯化钙，试剂级，AR分析纯，用蒸馏水配制成浓度为0. 3mol/L的氯化钙溶液即可。
全文摘要
施用光合细菌提高玉米对石油和镉污染土壤耐受性的方法，涉及一种提高土壤耐受性的方法，玉米播种前，向土壤喷洒稀释菌剂，并取菌剂稀释浸种后播种，玉米播种后，施稀释菌剂，自苗期开始，每周监测玉米叶绿素含量选择群体内典型植株，选取最上部节位处的完全展开叶片，测定叶绿素含量，或在孕穗期和灌浆期各取氯化钙溶液叶面喷施一次，再取光合细菌菌剂原液稀释喷施一次即可。本方法使用成本低，过程安全，使用后环境友好，极显著增加叶绿素、类胡萝卜素含量，株高茎粗、干重、鲜重均大幅度提高，脯氨酸、POD、螯合肽含量等抗性指标提高，丙二醛减少，使玉米能耐受石油和镉复合污染土壤，并且显著地改善土壤的理化性质，增进土壤肥力。
文档编号A01G1/00GK102986436SQ20121053989
公开日2013年3月27日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者邵双, 郭晓雷, 李海燕, 关丽杰 申请人:沈阳化工大学