一种利用丛枝菌根真菌联合伴矿景天修复镉污染农田土壤的方法
【技术领域】
[0001]本发明属于重金属镉污染农田的修复方法，具体涉及利用丛枝菌根真菌联合伴矿景天修复镉污染农田土壤的生物强化方法。
【背景技术】
[0002]镉(Cd)是目前土壤中最大的重金属污染源，环境受到镉污染后，镉可在生物体内富集，如“镉大米”，通过食物链进入人体，损伤肾小管且能造成骨质疏松等病症，严重危害人类健康以及生态安全。因此，如何降低土壤中重金属镉含量，保证食品粮食安全成为近年来的热点。现在镉污染土壤有多种修复方法，包括:物理措施、化学措施、生物措施、生态措施等。但利用超积累植物进行生物修复以其成本低廉、不破坏土壤生态以及无二次污染的特点，逐渐受到广泛关注。
[0003]伴矿景天是近期发现一种新型锌镉超积累植物，喜生长于富含Cd，Zn的矿区。其生物量大，生长速度快被认为在修复Cd污染土壤方面具有潜在的应用前景。有研宄表明，经伴矿景天连续修复6次的土壤中醋酸铵可提取态镉及全量镉均有显著下降。为了进一步提高伴矿景天对重金属修复的效率，采用微生物-植物联合的手段，引入丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi，简称AMF)。AMF是一类广泛分布于土壤的特殊微生物，它可与绝大部分植物的根系形成菌根，促进宿主植物矿物质营养的吸收，有利于植物生长，提高地上部分生物量，将其应用于修复有望降低重金属对植物毒害的同时吸收更多的镉元素。本发明将选择合适的菌根真菌应用于伴矿景天的修复种植，强化伴矿景天对镉修复效率，为Cd污染土壤生物修复提供技术服务。中国发明专利(201410197384.0)发明了一种利用菌根真菌地表球囊霉联合龙葵修复重金属污染的方法，但龙葵果和根可食用或入药，作为修复植物有一定的局限性，同时使用玉米制备菌剂周期长。本发明将选择多种菌根真菌应用于伴矿景天的修复种植，强化伴矿景天对镉修复效率，为Cd污染土壤生物修复提供新的技术服务。
【发明内容】
[0004]为了克服现有技术的不足，本发明针对重金属镉污染农田土壤，提供了一种利用丛枝菌根真菌联合伴矿景天修复镉污染农田土壤的方法。本发明方法进一步提高了镉超累积植物伴矿景天对土壤重金属镉的提取，强化了其对镉污染农田土壤的修复效果，利用该方法可加快镉污染农田土壤的生产力恢复。
[0005]本发明技术方案具体描述如下。
[0006]本发明提供一种利用丛枝菌根真菌联合伴矿景天修复镉污染农田土壤的方法，具体包括丛枝菌根真菌菌剂的扩繁和田间土壤接种菌剂强化伴矿景天修复步骤；其中:所述丛枝菌根真菌菌剂为光壁无梗囊霉(JcawAxspora Iaevis 34)、蜜色无梗囊霉{Acaulospora mellea 40)或摩西球囊霉(mosseae 90107)中的任意一种。
[0007]本发明中，所述丛枝菌根真菌菌剂的扩繁，具体步骤为:将河沙、土壤、蛭石、沸石和菌剂按照重量比2:1:1:1:1的比例混合，以三叶草或苏丹草为宿主植物，常规管理2?3个月，收集植物根，剪成根断后与扩繁基质混合，即得丛枝菌根真菌菌剂。
[0008]本发明中，所述的田间土壤接种菌剂强化伴矿景天修复的具体实施步骤为:选择扦插伴矿景天的土壤区域，开口 10?15cm深，将45?55g丛枝菌根真菌菌剂撒入穴中，扦插入8?12cm长的伴矿景天，覆土压实，田间正常管理1.5?2.5个月，收集植物。
[0009]本发明中，河沙、土壤、蛭石、沸石使用前均需高温灭菌，湿热灭菌条件为121°C灭菌40?60min，间隔18?24小时后再灭菌一次。
[0010]本发明中，伴矿景天土壤扦插区域为:种植陇宽1.5?2 m，陇长3?4 m，植物行间距 0.15 ?0.25 m，株距 0.12 ?0.18 m。
[0011]本发明中，土壤区域田间正常管理方式为:肥料为尿素12.5 kg/亩。
[0012]本发明具有如下有益效果:
丛枝菌根真菌能改善宿主植物对土壤养分、特别磷素的吸收，同时在重金属胁迫作用下可对宿主植物起到一定保护作用，因此，接种丛枝菌根真菌有益于提高镉超累积植物伴矿景天的地上部生物量，提高土壤总镉的提取，从而达到强化植物修复的效果。
【附图说明】
[0013]图1接种丛枝菌根真菌对伴矿景天地上部分生物量的影响。
[0014]图2接种丛枝菌根真菌对伴矿景天植物中镉浓度的影响。
[0015]图3丛枝菌根真菌对伴矿景天单株植物中镉吸收量的影响。
【具体实施方式】
[0016]本发明利用丛枝菌根真菌联合伴矿景天对镉污染农田土壤进行强化修复，其具体方法如下:
(I)丛枝菌根真菌菌剂的扩繁
丛枝菌根真菌菌剂为光壁无梗囊霉iAcaulospora Iaevis 34)、蜜色无梗囊霉{Acaulospora mellea 40)或摩西球囊霉(mosseae 90107)中的任意一种，保存于中国科学院南京土壤研宄所；用于丛枝菌根真菌菌剂扩繁的宿主植物为三叶草(冬季)或苏丹草(其他季节)。用于丛枝菌根真菌菌剂扩繁的土壤采集自湖南省湘潭县某重金属镉污染农田土壤，其镉污染浓度为0.68 mg/kg，超过国家二级环境质量标准值。其基本理化性质为pH 4.9，土壤有机质32 g/kg，土壤全磷0.51区/1^，全氮1.48区/1^，全钾11.2 g/kg，速效磷3.48 mg/kg，速效氮91 mg/kg，速效钾55 mg/kg，阳离子交换量10.4 cmol(+)/kg。土壤样品自然风干后过2 mm筛，备用。
[0017]将河沙、土壤、蛭石和沸石等进行高温湿热灭菌，灭菌条件为121°C灭菌I小时，间隔24小时后再灭菌一次，备用。将上述材料按照质量比2:1:1:1的比例充分混匀，作为菌剂扩繁的基质。在此混合基质中接入10%-15%含有丛枝菌根真菌繁殖体的菌剂，拌匀后加入基质重量约20%的水灌透土壤，播种宿主植物种子。正常管理使植物生长，2?3个月后即可获取被丛枝菌根真菌侵染的宿主植物和含有丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的基质。剪去宿主植物地上部分，取出植物根段并剪碎，将根段与土壤基质混合，即制得丛枝菌根真菌菌剂。
[0018](2)田间土壤接种菌剂强化伴矿景天修复
田间试验选在湖南省湘潭县某重金属镉污染农田，将农田划分为种植小区(陇宽约1.5m，陇长约4.0 m)，每个小区内根据植物间距(约0.2 m，株距约0.15 m)
扦插伴矿景天(土壤开口约10?15cm深，选取长度约为1cm的伴矿景天进行扦插，覆土压实)。同时，在小区内设置接种丛枝菌根真菌的区域，用圆形PVC管(直径约30 cm)与周边土壤进行分隔，在PVC管划定范围内的土壤中接种丛枝菌根真菌菌剂(每个土壤开口穴中撒入50g丛枝菌根真菌菌剂)，再扦插伴矿景天。覆土压实，田间正常管理，约2个月后收集植物，即完成一次修复过程。
[0019]日常田间管理:适当浇水，施肥:尿素12.5 kg/亩。
[0020](3)试验结果:对生物量的影响的结果如图1所示，接种了供试丛枝菌根真菌菌剂，提高了伴矿景天的生长，其地上部生物量分别增长了 67% (光壁无梗囊霉)，125% (蜜色无梗囊霉)和61% (摩西球囊霉);与此同时，接种蜜色无梗囊霉显著降低了植物的重金属含量(降低了 22%)，接种另外两株丛枝菌根真菌菌剂也有效果，但不如接种蜜色无梗囊霉明显(图2);综合而言，接种这三种丛枝菌根真菌菌剂，均使得伴矿景天可采摘部分对土壤镉的总提取量得到普遍提升(提高了 47 ~ 75%)，在强化伴矿景天镉修复方面具有潜在应用价值(图3)0
【主权项】
1.一种利用丛枝菌根真菌联合伴矿景天修复镉污染农田土壤的方法，其特征在 于:具体包括丛枝菌根真菌菌剂的扩繁和田间土壤接种菌剂强化伴矿景天修复步骤；其中:所述丛枝菌根真菌菌剂为光壁无梗囊霉(JcawAxspora Iaevis 34)、蜜色无梗囊霉{Acaulospora mellea 40)或摩西球囊霉(mosseae 90107)中的任意一种。
2.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述丛枝菌根真菌菌剂的扩繁， 步骤为:将河沙、土壤、蛭石、沸石和菌剂按照重量比2:1:1:1:1的比例混合，以三叶草或苏丹草为宿主植物，常规管理2?3个月，收集植物根，剪成根断后与扩繁基质混合，即得丛枝菌根真菌菌剂。
3.根据权利要求2中所述的方法，其特征在于河沙、土壤、蛭石、沸石使用前 均需高温灭菌，湿热灭菌条件为121°C灭菌50?60min，间隔18?24小时后再灭菌一次。
4.根据权利要求1中所述的方法，其特征在于所述的田间土壤接种菌剂强化伴 矿景天修复的具体实施步骤为:选择扦插伴矿景天的土壤区域，开口 10?15cm深，将45?55g丛枝菌根真菌菌剂撒入穴中，扦插入8?12cm长的伴矿景天，覆土压实，田间正常管理1.5?2.5个月，收集植物。
5.根据权利要求4中所述的方法，其特征在于伴矿景天土壤扦插区域为:伴矿景天土壤扦插区域为:种植陇宽1.5-2 m，陇长3~4 m，植物行间距0.15?0.25 m，株距约0.12?0.18 mD
6.根据权利要求4中所述的方法，其特征在于土壤区域田间正常管理方式为: 肥料为尿素12.5 kg/亩。
【专利摘要】本发明公开了一种利用丛枝菌根真菌联合伴矿景天修复镉污染农田土壤的方法。其具体包括丛枝菌根真菌菌剂的扩繁、田间土壤接种菌剂强化伴矿景天修复等两个步骤。本发明通过实验验证，在正常田间管理模式下，接种丛枝菌根真菌菌剂可促进伴矿景天生长，提高该植物对土壤重金属镉的修复，重金属镉提取总量最高可提高75%。
【IPC分类】A01B79-00, A01B79-02
【公开号】CN104604386
【申请号】CN201510065503
【发明人】林先贵, 朱清禾, 曾军, 胡君利
【申请人】中国科学院南京土壤研究所
【公开日】2015年5月13日
【申请日】2015年2月9日