CN102047808A - 一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法。该方法包括以下步骤:(1)丛枝菌根真菌菌剂的扩繁;(2)菌根化烟苗的培养;(3)将步骤(2)得到的菌根化烟苗在田间进行移栽。本发明通过试验证实,丛枝菌根真菌和烟草形成丛枝菌根共生体后,所述共生体可以改善烟草磷营养状况,促进烟草生长,减少烟草对重金属的吸收,降低重金属从根系向烟草地上部分的迁移,从而降低烟草重金属残留。

Description

一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法
技术领域
本发明涉及一种降低烟草中重金属残留的方法,尤其涉及一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法。
背景技术
烟草是我国重要的经济作物之一,在我国,烟草的种植面积、烤烟产量和生产量均居世界首位。近年来,常有烟草重金属超标等质量安全问题的报道(张艳玲和周汉平, 2004; 牛柱峰等, 2006; 张川东等, 2008; 王晓敏等, 2008; O'Connor等,2010),这势必影响到我国烟草产业的竞争力和健康发展。
烟草中重金属残留过高与烟草所生长的土壤有一定的关系,同时肥料和农药的不规范也会导致烟草的重金属含量过高。目前,降低烟草中重金属残留的方法除了保护烟草种植环境、减少重金属污染之外,最常用降低烟草重金属残留的措施是施用各种改良剂,如石灰、钙镁磷肥、粘土矿物等无机改良剂,以及畜禽粪便等各种有机肥等(胡钟胜等,2006;招启柏等,2009)。中国发明专利(CN101724405A)发明了一种降低农作物镉、铅污染的土壤改良剂,主要包含Ca(OH)2、Na2SiO7等无机组分以及稻草秸秆、山毛豆脱落物等有机组分。由于种种原因,这些改良剂的大面积施用往往受到限制,如石灰、粘土矿物对土壤性状的影响较大,而钙镁磷肥、畜禽粪便中往往含有重金属。因此,选用一种更经济实用的技术措施对于有效降低烟草重金属残留是必要的。
发明内容   
本发明的目的在于提供一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法,以降低烟草中的重金属残留。
为了实现上述目的,本发明的技术方案采用了一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法,包括以下步骤:
(1)丛枝菌根真菌菌剂的扩繁
以河沙为基质,过筛,经灭菌后,在基质中接入3%—5%的初始丛枝菌根真菌菌剂,拌匀,然后在基质中加入基质重量15%—25%的水,播种宿主植物的种子,使植物正常生长,3—4个月后即可得到被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;把宿主植物的地上部分剪去,剪碎根段,并与含有丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的基质混匀,即制得丛枝菌根真菌菌剂;
(2)菌根化烟苗的培养
在泡沫漂浮孔穴育苗盘中加入步骤(1)扩繁好的丛枝菌根真菌菌剂,播种烟草种子,使育苗盘下半部分浸入自来水中,待种子出苗后间苗,每孔留苗1棵,并把自来水更换成1/4强度的霍格兰(Hoagland)营养液,每天补足减少的水分,每2—3周更换一次营养液;生长60天左右取烟苗检查根系菌根侵染率,侵染率大于30%时即可用于移栽;
(3)将步骤(2)得到的菌根化烟苗在田间进行移栽。
步骤(1)中所述的灭菌为121℃高压蒸汽灭菌1.5—2.5h或160—170℃干热灭菌1.5—2.5h。
步骤(1)中所述的宿主植物为苏丹草、三叶草或者玉米。
步骤(1)中所述丛枝菌根真菌菌剂中繁殖体的密度为:孢子密度>10个/克风干菌剂,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。
步骤(1)中所述的丛枝菌根真菌菌剂的菌种可以为苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea ZZ)、摩西球囊霉(Glomus mosseae BEG 167)或者为根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)。
步骤(2)中1/4强度的霍格兰(Hoagland)营养液的组成为:KH2PO4  34.0 mg/L, KNO 126.3 mg/L,Ca(NO3)295.0mg/L,MgSO4  123.3 mg/L,H3BO3  0.715 mg/L, MnCl2·4H2O 0.453mg/L,ZnSO4·7H2O 0.055 mg/L,CuSO4·5H2O 0.02 mg/L, H2MoO4·H2O 0.005 mg/L,FeSO4·7H2O 1.393 mg/L。
本发明的丛枝菌根真菌菌剂能够改善烟草的营养状况,尤其是磷素营养,具有生物肥料的功能,能显著促进烟草的生长,可以减少磷肥的使用;另外,本发明的丛枝菌根真菌菌剂一次使用后,只要是再继续种植菌根作物,不需要再次使用,烟草的管理措施如浇水、施肥、施药等与现有技术条件下的烟草栽培措施相同。本发明降低烟草中重金属残留的方法易于掌握、成本较低、简单实用,绿色环保,不会引起二次污染,适合用于无公害烟草的生产;它不仅适用于重金属污染土壤中烟草的种植,对于非污染土壤也可使用。
本发明中丛枝菌根真菌菌剂的使用方法为将丛枝菌根真菌菌剂加入烟草育苗器对烟草进行育苗,也可以将丛枝菌根真菌菌剂与烟草种子进行种子包衣。
通过试验证实,丛枝菌根真菌和烟草形成丛枝菌根共生体后,该共生体可以改善烟草磷营养状况,促进烟草生长,减少烟草对重金属的吸收,降低重金属从根系向烟草地上部分的迁移,从而降低烟草重金属残留。
具体实施方式
本发明利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法为:
(1)丛枝菌根真菌菌剂的扩繁
初始丛枝菌根真菌菌剂是由中国科学院南京土壤研究所提供的苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)和中国农业大学提供为的根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)。以河沙为基质,把河沙过1mm筛,121℃高压蒸汽灭菌2h,按照基质质量比的5%接入初始丛枝菌根真菌菌剂,将初始丛枝菌根真菌菌剂与灭菌后的河沙拌匀,然后在基质中加入基质重量20%的水,播种苏丹草的种子,苏丹草在生长过程中每3周按照基质质量的10%浇1/4强度的霍格兰(Hoagland)营养液1次,使苏丹草正常生长,3-4个月后即可得到被真菌侵染的苏丹草和含有丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的基质;把苏丹草的地上部分剪去,剪碎根段,并将根段与含有丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的基质混匀,即可用做丛枝菌根真菌菌剂。
(2)试验材料与方法
菌根化烟草的育苗阶段:烟草品种为K329,由青岛中烟种子有限责任公司提供。泡沫漂浮孔穴育苗盘在市场上购买。在泡沫漂浮孔穴育苗盘中分别装入灭菌河沙、苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)菌剂,播种烟草种子,使育苗盘下半部分浸入自来水中,待种子出苗后间苗,留苗1棵,把自来水更换成1/4强度的霍格兰(Hoagland)营养液,每天补足减少的水分,每2周更换一次营养液。出苗60天后取样检查烟苗根系菌根侵染率,发现菌根侵染率高于30%,可以用于移栽。
盆栽试验阶段:供试土壤采自河南科技大学试验农场,为表层土壤。土壤进行粉碎后过1cm筛,自然风干备用。人工施加的方式设置铅、镉污染土壤以及铅/镉复合污染土壤,铅浓度分别为350 mg/kg, 500 mg/kg, 1000 mg/kg,施加物为Pb(NO3)2,镉浓度分别为1 mg/kg, 10 mg/kg, 100 mg/kg,施加物为Cd(NO3)2,同时配置铅/镉复合污染土壤,浓度分别为350/1 mg/kg, 500/10 mg/kg, 1000/100 mg/kg;各土壤中另外投加Ca(NO3)2,使各污染水平土壤中的NO3 -含量相同。把1500g风干土壤装入花盆中,移栽上述培育好的烟苗,每盆均匀栽苗4棵。试验在日光温室中进行。植物生长期间进行保持水分最大持水量的70%左右。移栽70天后收获植株。
(3)试验结果
结果表明,在所有重金属污染水平下,接种菌剂处理的烟草菌根侵染率均高达50%以上。菌根化烟草磷营养得到显著改善,地上部和根系中的磷含量显著高于没有接种菌剂的对照烟草。接种菌剂的菌根化烟草生物量显著增加,尤其是烟草地上部分,其干重平均是对照的3—7倍,在高镉污染条件下,对照烟苗死亡,而菌根化烟苗仍生长旺盛。表1—表4显示,接种根内球囊霉和苏格兰球囊霉的烟草中铅、镉残留量在所有污染土壤中均显著降低,尤其是烟草植株地上部分,其铅残留量是对照的31%—40%,镉残留量是对照44%—57%。这说明在重金属污染条件下接种丛枝菌根真菌可以减少烟草根系对铅、镉的吸收,并降低烟草地上部分中铅、镉的残留量。
Figure 520365DEST_PATH_IMAGE001
Figure 137160DEST_PATH_IMAGE002
 
Figure 378785DEST_PATH_IMAGE003
最后所应说明的是:以上实施例仅用以说明,而非限制本发明的技术方案,尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明进行修改或者等同替换,而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (5)

1.一种利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)丛枝菌根真菌菌剂的扩繁
以河沙为基质,过筛,经灭菌后,在基质中接入3%—5%的初始丛枝菌根真菌菌剂,拌匀,然后在基质中加入基质重量15%—25%的水,播种宿主植物的种子,使植物正常生长,3—4个月后即可得到被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;把宿主植物的地上部分剪去,剪碎根段,并与含有丛枝菌根真菌孢子、根外菌丝的基质混匀,即制得丛枝菌根真菌菌剂;
(2)菌根化烟苗的培养
在泡沫漂浮孔穴育苗盘中加入步骤(1)扩繁好的丛枝菌根真菌菌剂,播种烟草种子,使育苗盘下半部分浸入自来水中,待种子出苗后间苗,每孔留苗1棵,并把自来水更换成1/4强度的霍格兰(Hoagland)营养液,每天补足减少的水分,每2—3周更换一次营养液;生长60天左右取烟苗,当根系菌根侵染率大于30%时即可用于移栽;
(3)将步骤(2)得到的菌根化烟苗在田间进行移栽。
2.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的灭菌为121℃高压蒸汽灭菌1.5—2.5h或160—170℃干热灭菌1.5—2.5h。
3.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的宿主植物为苏丹草、三叶草或者玉米。
4.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法,其特征在于:步骤(1)中所述的丛枝菌根真菌菌剂的菌种可以为苏格兰球囊霉(Glomus caledonium 90036)、蜜色无梗囊霉(Acaulospora mellea ZZ)、摩西球囊霉(Glomus mosseae BEG 167)或者为根内球囊霉(Glomus intraradices BEG 141)。
5.根据权利要求1所述的利用丛枝菌根真菌降低烟草重金属残留的方法,其特征在于: 步骤(2)中1/4强度的霍格兰(Hoagland)营养液的组成为:KH2PO4  34.0 mg/L, KNO 126.3 mg/L,Ca(NO3)295.0 mg/L,MgSO4  123.3 mg/L,H3BO3  0.715 mg/L, MnCl2·4H2O 0.453 mg/L,ZnSO4·7H2O 0.055 mg/L,CuSO4·5H2O 0.02 mg/L,H2MoO4·H2O 0.005 mg/L,FeSO4·7H2O 1.393 mg/L。
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