CN101947545A - 一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法，主要是利用丛枝菌根真菌和植物共生体系加速土壤有机磷农药污染的修复。它包括下列步骤：(1)准备丛枝菌根真菌菌剂；(2)在待修复土壤中接种该菌剂，种植速生植物，也可菌根化育苗后移栽；(3)对植物进行管理，使其生长2-3个月。所述的丛枝菌根真菌菌剂包括苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea ZZ)、摩西球囊霉(Glomus mosseae BEG167)、根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)。宿主植物选择苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱等速生植物。该方法可降低农产品中农药残留，减少向水体、大气等环境转移，减小对人体健康造成危害，方法简便，绿色环保。

Description

一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法

技术领域

本发明涉及一种生物修复污染土壤的方法，尤其是一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法。

背景技术

丛枝菌根真菌是陆地生态系统中分布最广泛的共生体，在各种污染土壤中也广泛存在。众所周知，丛枝菌根真菌可以通过改善植物的营养状况尤其是磷营养来提高植物的产量和品质，也可以提高抗旱性、抗盐碱、抗病、抗重金属等。大量报道显示，丛枝菌根真菌也能提高植物对有机污染物的耐性，促进其在土壤中的降解，可以用于提高某些污染土壤的修复效率。如中国专利申请号03133832.1发明了利用菌根技术对石油和PAHs土壤进行修复的方法；中国专利申请号200510038453.4发明了降低污染土壤中多氯联苯和多环芳烃的双接种生物学方法，其中包括接种丛枝菌根真菌；中国专利申请号200710099333.4发明了利用菌根技术提高土壤中阿特拉津、滴滴涕、多环芳烃降解效率的方法；中国专利申请号200710179378.2发明了应用生物表面活性剂与菌根修复菲污染土壤的方法；中国专利申请号200710062992.0发明了利用丛枝菌根提高滴滴涕污染土壤植物修复效率的方法；中国专利申请号200910234389.5发明了一种丛枝菌根修复多环芳烃污染土壤的方法。可见，丛枝菌根真菌对于有机污染物的生物降解有潜在的促进作用。

有机磷农药在我国是施用量最大的化学农药，多具有急性毒性。有机磷农药污染土壤往往会导致农产品中农药残留超标，而且会向水体、大气等环境转移，对人体健康造成危害。有据研究发现，有机磷农药可以被细菌、真菌等微生物降解，利用生物手段加快有机磷农药污染土壤的修复是可行的。

就丛枝菌根真菌来说，有报道发现其菌丝可以分泌磷酸酶，利用有机磷源，加速有机物的矿化，但尚未见其应用于有机磷农药污染土壤的报道、专利或产品。

发明内容

本发明的目的是为了解决有机磷农药污染土壤，导致农产品中农药残留超标，而且会向水体、大气等环境转移，对人体健康造成危害，提供一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法，利用丛枝菌根真菌和植物共生体系加速土壤有机磷农药污染的修复，降低农产品中农药残留，减少向水体、大气等环境转移，减小对人体健康造成危害。

本发明为了实现上述目的，采用以下技术方案：一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法依次包括下列步骤：

(1)准备微生物接种剂，丛枝菌根真菌菌剂；将丛枝菌根真菌先扩大生产：以河沙为基质，苏丹草、三叶草、玉米等为宿主，以含有丛枝菌根真菌孢子、菌丝及被侵染根段的土样作为初始微生物接种剂；把河沙过1mm筛，121℃高压蒸汽灭菌或160-170℃干热灭菌2h，按每100kg河沙混入7.8g尿素和33g过磷酸钙的配比量配成基质，在基质中接入3％-5％的初始微生物接种剂，用层施法或混施法拌匀，然后在基质中加入18％-22％的水，播种宿主植物的种子，常规管理，3-4个月后即可收获丛枝菌根真菌菌剂，收获的方法是把宿主植物的地上部剪去，剪碎根段混匀，含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干基质即可用做丛枝菌根真菌菌剂；初始微生物接种剂购买于北京市农林科学研究院“丛枝菌根真菌种质在资源库”、中国科学院南京土壤研究所、中国农业大学等科研机构；

(2)在待修复土壤中接种丛枝菌根真菌菌剂，播种速生植物的种子；先对机磷农药污染土壤进行耕、耙等整理，使之适合植物生长，然后在土壤中接种上述扩繁好的丛枝菌根真菌菌剂，每亩施用量约200-300kg，可以穴施、层施或混施；然后按照每亩1-1.5万株的密度播种速生植物的种子或者先把速生植物在菌剂中进行菌根化育苗，侵染后移栽到待修复土壤中；速生植物的种子可以从各草业公司或种子公司购买；

(3)对植物进行管理，使其生长2-3个月；根据土壤肥力进行施肥管理，同时进行水分、杂草等田间管理，使植物正常生长；待植物生长2-3个月后，收获植物；植物在春季、夏季或秋季种植，冬季植物不能正常生长，不宜进行。

所述的丛枝菌根真菌菌剂的使用方法是，可以直接混施、层施或穴施的方式施入土壤，也可将菌剂采用育苗器育苗、蘸根、拌种、种子包衣等方法施用于植物，也可将菌剂配以粘合剂及保护剂、缓冲剂、营养剂等助剂后使用。

所述的丛枝菌根真菌菌剂中丛枝菌根的繁殖体的密度为：孢子密度＞10个/克干土，密度过低时，可以通过延长收获期或在菌剂中再次播种宿主植物以使丛枝菌根真菌的繁殖体扩增；在冬季温度低时，扩繁过程可以在温室内进行。

所述的丛枝菌根真菌菌剂的菌种包括苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea ZZ)、摩西球囊霉(Glomus mosseae BEG167)、根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)，宿主植物选择苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱等速生植物，这些菌种和宿主植物易于建立共生体系，能够改善植物营养状况，促进植物生长，加速有机磷农药污染土壤的修复。

步骤(2)中，所述速生植物为苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱。

本发明的有益效果是：可以改善植物的营养状况，尤其是磷素营养，所以能显著促进植物的生长，增加根际微生物的代谢活性，促进有机磷农药的降解，加速污染土壤的修复。方法简单实用，绿色环保。

具体实施方式

下面结合实施例与具体实施方式对本发明作进一步详细说明：

一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法依次包括下列步骤：

(1)准备微生物接种剂，丛枝菌根真菌菌剂；将丛枝菌根真菌先扩大生产：以河沙为基质，苏丹草、三叶草、玉米等为宿主，以含有丛枝菌根真菌孢子、菌丝及被侵染根段的土样作为初始微生物接种剂；把河沙过1mm筛，121℃高压蒸汽灭菌或160-170℃干热灭菌2h，按每100kg河沙混入7.8g尿素和33g过磷酸钙的配比量配成基质，在基质中接入3％-5％的初始微生物接种剂，用层施法或混施法拌匀，然后在基质中加入18％-22％的水，播种宿主植物的种子，常规管理，3-4个月后即可收获丛枝菌根真菌菌剂，收获的方法是把宿主植物的地上部剪去，剪碎根段混匀，含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干土即可用做丛枝菌根真菌菌剂；初始微生物接种剂购买于北京市农林科学研究院“丛枝菌根真菌种质在资源库”、中国科学院南京土壤研究所、中国农业大学等科研机构；

(2)在待修复土壤中接种丛枝菌根真菌菌剂，播种速生植物的种子；先对机磷农药污染土壤进行耕、耙等整理，使之适合植物生长，然后在土壤中接种上述扩繁好的丛枝菌根真菌菌剂，每亩施用量约200-300kg，可以穴施、层施或混施；然后按照每亩1-1.5万株的密度播种苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱等速生植物的种子；也可以先把苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱等速生植物在菌剂中进行菌根化育苗，侵染后移栽到待修复土壤中；速生植物的种子可以从各草业公司或种子公司购买；

(3)对植物进行管理，使其生长2-3个月；根据土壤肥力进行施肥管理，同时进行水分、杂草等田间管理，使植物正常生长；待植物生长2-3个月后，收获植物；植物在春季、夏季或秋季种植，冬季植物不能正常生长，不宜进行。

所述的丛枝菌根真菌菌剂的使用方法是，可以直接混施、层施或穴施的方式施入土壤，也可将菌剂采用育苗器育苗、蘸根、拌种、种子包衣等方法施用于植物，也可将菌剂配以粘合剂及保护剂、缓冲剂、营养剂等助剂后使用。

所述的丛枝菌根真菌菌剂中丛枝菌根的繁殖体的密度为：孢子密度＞10个/克干土，密度过低时，可以通过延长收获期或在菌剂中再次播种宿主植物以使丛枝菌根真菌的繁殖体扩增；在冬季温度低时，扩繁过程可以在温室内进行。

所述的丛枝菌根真菌菌剂的菌种包括苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea ZZ)、摩西球囊霉(Glomus mosseae BEG167)、根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)，宿主植物选择苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱等速生植物，这些菌种和宿主植物易于建立共生体系，能够改善植物营养状况，促进植物生长，加速有机磷农药污染土壤的修复。

实施例1：

(1)丛枝菌根真菌菌剂的准备。把河沙过1mm筛，121℃高压蒸汽灭菌2h，按每100kg河沙混入7.8g尿素和33g过磷酸钙的配比量配成基质，在基质中按5％的接种量接种含有苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea ZZ)、摩西球囊霉(Glomus mosseae BEG167)、根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)的丛枝菌根真菌初始微生物接种剂，然后在基质中加入20％左右的水，播种苏丹草的种子，常规管理，3-4个月后收获丛枝菌根真菌菌剂。把苏丹草地上部分剪去，把根剪碎，与基质混匀，风干待用。

(2)试验处理。把1200g风干的农田土壤进行粉碎，过1cm筛，装入1L的陶瓷盆中，人工施加的方式设置辛硫磷和敌敌畏农药污染土壤。辛硫磷和敌敌畏农药浓度水平设置3个，分别在植物收获前14天浇入200mg/L、400mg/L、800mg/L的农药溶液。植物选择紫花苜蓿。接种处理设置5个，分别为不接种，接种苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea ZZ)、摩西球囊霉(Glomus mosseae BEG167)、根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)5个处理。每盆丛枝菌根真菌菌剂的接种量为50g，与盆中1200g风干的农田土壤混匀。对照处理接种50g不含有菌根结构的灭菌菌剂和菌剂滤液。播种紫花苜蓿草种子，出苗后间苗，每盆均匀留苗20棵。试验在温室中进行。植物生长期间进行水肥管理，收获前14天施加农药，生长期为3个月。

(3)结果分析。结果表明，经过3个月的培养，接种处理的植物菌根侵染率远高于对照处理的植物菌根侵染率，植物生物量显著增加，土壤中的辛硫磷(见表1)和敌敌畏(见表2)含量显著降低。这意味着接种丛枝菌根真菌可以有效生物修复辛硫磷、敌敌畏有机磷农药污染土壤，降低辛硫磷、敌敌畏有机磷农药在土壤中的残留量。

表1植物收获后不同接种处理土壤中辛硫磷的含量(mg/kg，括号内数字表示标准误差)

表2植物收获后不同接种处理土壤中敌敌畏的含量(mg/kg，括号内数字表示标准误差)

Claims (5)

1.一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法，其特征在于：它依次包括下列步骤：

准备微生物接种剂，丛枝菌根真菌菌剂；以河沙为基质，苏丹草、三叶草、玉米为宿主，以含有丛枝菌根真菌孢子、菌丝及被侵染根段的土样作为初始微生物接种剂；把河沙过1mm筛，121℃高压蒸汽灭菌或160-170℃干热灭菌2h，按每100kg河沙混入7.8g尿素和33g过磷酸钙的配比量配成基质，在基质中接入3％-5％的初始微生物接种剂，用层施法或混施法拌匀，然后在基质中加入18％-22％的水，播种宿主植物的种子，常规管理，3-4个月后即可收获丛枝菌根真菌菌剂，收获的方法是把宿主植物的地上部剪去，剪碎根段混匀，含有宿主植物根段、丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的风干基质即可用做丛枝菌根真菌菌剂；

在待修复土壤中接种丛枝菌根真菌菌剂，播种速生植物的种子；先对机磷农药污染土壤进行整理，使之适合植物生长，然后在土壤中接种上述扩繁好的丛枝菌根真菌菌剂，每亩施用量约200-300kg，可以穴施、层施或混施；然后按照每亩1-1.5万株的密度播种速生植物的种子或者先把速生植物在菌剂中进行菌根化育苗，侵染后移栽到待修复土壤中；

对植物进行管理，使其生长2-3个月；根据土壤肥力进行施肥管理，同时进行田间管理，使植物正常生长；待植物生长2-3个月后，收获植物；植物在春季、夏季或秋季种植，冬季植物不能正常生长，不宜进行。

2.根据权利要求1所述的一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法，其特征在于：所述的丛枝菌根真菌菌剂的使用方法是，可以直接混施、层施或穴施的方式施入土壤，也可将菌剂采用育苗器育苗、蘸根、拌种、种子包衣等方法施用于植物，也可将菌剂配以粘合剂及保护剂、缓冲剂、营养剂等助剂后使用。

3.根据权利要求1所述的一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法，其特征在于：所述的丛枝菌根真菌菌剂中丛枝菌根的繁殖体的密度为：孢子密度＞10个/克干土，密度过低时，可以通过延长收获期或在菌剂中再次播种宿主植物以使丛枝菌根真菌的繁殖体扩增；在冬季温度低时，扩繁过程可以在温室内进行。

4.根据权利要求1所述的一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法，其特征在于：所述的丛枝菌根真菌菌剂的菌种包括苏格兰球囊霉、蜜色无梗囊霉、摩西球囊霉、根内球囊霉，宿主植物选择苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱等速生植物，这些菌种和宿主植物易于建立共生体系，能够改善植物营养状况，促进植物生长，加速有机磷农药污染土壤的修复。

5.根据权利要求1所述的一种生物修复有机磷农药污染土壤的方法，其特征在于：所述速生植物为苏丹草、苜蓿草、玉米、高粱。