一种抗重金属污染的微生物菌落组合及其应用

本发明涉及重金属污染土壤修复，特别涉及一种抗重金属污染的微生物菌落组合及其应用。

背景技术：

1、近年来，随着经济的发展，大量含镉(cd)肥料的施用及工业废水、废渣的排放，导致土壤中鎘(cd)污染程度日益加剧。镉(cd)是一种毒性和迁移性较强的重金属，容易通过食物链传递，具有较大的环境生态风险。镉(cd)也是水环境中危害最严重的污染物之一。水库消落带湿地由于其土壤-水的交互作用，长期处于干湿交替的交换过程，重金属cd污染具有持久性和积累放大性，且随空气中悬浮物在消落带中的沉积，带来水库库区水体cd污染潜在风险增加。

2、湿地土壤微生物是湿地生态系统最活跃的部分，在促进土壤物质和能量循环、重金属污染物降解、维持生态系统平衡方面起着重要作用。微生物群落结构和多样性指数能够直接反映土壤和水体的污染程度，其对环境条件的变化响应灵敏，能够真实评估各种污染物对生态系统的危害程度。高通量测序能同时大批量对污染水体样品、湿地沉积物和植物根际土壤样品微生物的优势菌群、稀有物种等进行检测。

3、chengwei duan等采用高通量测序技术研究了不同浓度鎘污染对我国东北普通始成土细菌群落结构和多样性的影响，发现高浓度的cd能提高普通始成土细菌群落的丰富度和多样性指数。ralstonic，bradyrhizobium，rhizomicrobium和afipia是高抗cd污染的细菌菌属。honghong guo等采用高通量测序研究了陕西省商洛市被cd、pb和zn污染的农田土壤的细菌群落结构，发现了对这些重金属敏感的细菌菌属如罗尔斯通菌属(ralstonia)、芽单胞菌属(gemmatimona)、罗思河小杆菌属(rhodanobacter)、水恒杆菌属(mizugakiibacter)，以及能够耐受这些重金属的菌属如未分类的硝化螺旋菌科、blastocatella和未分类的酸杆菌科。赵立君等研究了砷(as)污染湿地土壤细菌多样性及群落结构特征，发现细菌群落对砷(as)污染具有较为敏感的响应。在as浓度为400mg/kg时存在大量的pseudomonas veronii,可为as污染湿地微生物修复提供借鉴。但关于应用高通量测序分析外源cd污染环境条件下湿地土壤细菌群落结构与多样性指数变化的研究报导并不多见。

4、消落带湿地上生长的很多植被具有较强的镉耐性、镉转移能力和地上部分镉富集能力，适宜于用作镉污染土壤上的植物修复物种

技术实现思路

1、为了解决上述问题，本发明提供了一种抗重金属污染的微生物菌落组合及其应用，本发明模拟不同cd浓度污染土壤，种植木本植物落羽杉并长期保持覆水状态，以模拟湿地生境。利用miseq测序平台采用高通量测序技术分析不同浓度cd污染条件下落羽杉根际土壤细菌群落结构组成及多样性指数变化特征，研究cd污染对消落带湿地土壤细菌群落结构影响规律，并得到有利于cd污染修复的抗cd细菌菌落。

2、为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

3、一种抗重金属污染的微生物菌落组合，所述微生物菌落组合包括罗思河小杆菌属rhodanobacter、鞘氨醇单胞菌属sphingomonas、马赛菌属massilia、未分类的噬几丁质科chitinophagaceae-unclassified、假节杆菌属pseudarthrobacter,、未分类的α-变形菌alphaproteobacteria-unclassified、gemmatimonadaceae-unclassified、candidate-adlerbacteria-unclassified、黏液杆菌属muciaginibacter、慢生根廇菌属bradyrhizobium、链霉菌属streptomyces、黄杆菌属flavobacterium、杜擀氏菌属duganella、红假单胞菌属rhodopseudomonas、硝化螺旋菌属nitrospira、亚硝化螺菌属nitrosospira、中慢生根廇菌属mesorhizobium、火山岩海球菌属marmoricola与诺卡氏菌属nocardioides。

4、作为本发明的一种优选方案，所述微生物菌落组合包括罗思河小杆菌属rhodanobacter、gemmatimonadaceae-unclassified、马赛菌属、candidate-adlerbacteria-unclassified、chitinophagaceae-unclassified、未分类的α-变形菌alphaproteobacteria-unclassified、黄杆菌属与杜擀氏菌属。

5、本发明还提供了上述微生物菌落组合在修复重金属污染湿地土壤上的应用。

6、作为本发明的一种优选方案，所述重金属污染包括cd污染，hg污染，pb污染，cr污染以及类金属as污染。

7、作为本发明的一种优选方案，所述重金属污染为cd污染。

8、作为本发明的一种优选方案，所述修复重金属污染湿地土壤的方法为：将生物炭基肥添加到重金属污染湿地土壤中，接种所述微生物菌落组合，栽种落羽杉幼苗3-6个月后再次接种所述微生物菌落组合，至土壤中重金属的含量达到安全标准。

9、作为本发明的一种优选方案，所述微生物菌落组合接种到土壤中的用量为0.3～0.6kg/亩。

10、作为本发明的一种优选方案，所述微生物菌落组合包括罗思河小杆菌属rhodanobacter、鞘氨醇单胞菌属sphingomonas、马赛菌属massilia、未分类的噬几丁质科chitinophagaceae-unclassified、假节杆菌属pseudarthrobacter,、未分类的α-变形菌alphaproteobacteria-unclassified、gemmatimonadaceae-unclassified、candidate-adlerbacteria-unclassified、黏液杆菌属muciaginibacter、慢生根廇菌属bradyrhizobium、链霉菌属streptomyces、黄杆菌属flavobacterium、杜擀氏菌属duganella、红假单胞菌属rhodopseudomonas、硝化螺旋菌属nitrospira、亚硝化螺菌属nitrosospira、中慢生根廇菌属mesorhizobium、火山岩海球菌属marmoricola与诺卡氏菌属nocardioides。

11、作为本发明的一种优选方案，所述微生物菌落组合包括罗思河小杆菌属rhodanobacter、gemmatimonadaceae-unclassified、马赛菌属、candidate-adlerbacteria-unclassified、chitinophagaceae-unclassified、未分类的α-变形菌alphaproteobacteria-unclassified、黄杆菌属与杜擀氏菌属。

12、作为本发明的一种优选方案，所述生物炭基肥包括：50～60重量份蓖麻或柳树废弃物制成的生物炭、10～15重量份的腐殖酸、4～6重量份的硫酸钾、3～4重量份的硫酸钙、8～12重量份的腐植酸铵、15～20重量份的尿素、4～6重量份的柠檬酸、3～4重量份的草酸和6～8重量份的高温炉渣。

13、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

14、1)本发明的微生物菌落组合可以修复高cd污染的消落地带湿地土壤上。

15、2)本发明研究鎘(cd)污染对浙江省山区水库消落带湿地土壤细菌群落结构及多样性的影响，探求有利于cd污染湿地土壤修复的耐cd细菌菌落。在高浓度cd污染处理下，水库消落带湿地建群种植物落羽杉根际土壤细菌群落结构趋于简单、稳定，耐cd的细菌菌群占据主导地位。在高浓度cd污染处理下在属水平上仍然具有高丰度的菌群有罗思河小杆菌属rhodanobacter，其相对丰度占到21.25％，可以认为该菌属属于耐cd能力较强的菌群。其他在高浓度cd污染下其相对丰度升高的还有gemmatimonadaceae-unclassified，马赛菌属、candidatus-adlerbacteria-unclassified，chitinophagaceae-unclassified，alphaproteobacteria-unclass、黄杆菌属、杜擀氏菌属。这些菌属也可以被认为是在消落带湿地土壤上高抗cd污染的细菌菌群。