CN103911331A - 一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂，属于土壤修复技术领域。本发明的技术方案要点为：一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂，由蜡状芽孢杆菌和米根霉菌组成，其中蜡状芽孢杆菌与米根霉菌的重量配比为1:3。本发明不仅能够有效降低土壤中有效态重金属铬的含量和小麦体内重金属铬的含量，有利于小麦的生长发育，而且对土壤环境友好，不破坏土壤结构，能与土壤中原有微生物共存，形成新的生态平衡。
Description
技术领域
本发明属于重金属铬污染土壤的修复技术领域，具体涉及一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂。
背景技术
随着现代化工业和农业的发展以及矿产资源的开发利用，重金属污染越来越严重，土壤重金属污染也已成为一个全球性的环境质量问题。土壤中的重金属不仅影响农作物的生长，降低农作物的产量和品质，造成严重的经济损失，而且还会通过食物链危机到人类的健康和生命，因此治理重金属污染刻不容缓。
近年来，基于微生物对重金属具有积累和解毒的作用，并且运用微生物治理重金属污染具有修复效率高，费用少，对环境影响小且不改变土壤结构等优点，污染土壤的微生物修复技术越来越受到关注。国内外研究表明，微生物菌剂能够有效地降低土壤重金属污染。Gennaro B.等人进行了甘蓝型油菜盆栽试验，将地衣芽孢杆菌BLMB1（Bacillus licheniformis BLMB1）接种到受重金属污染的土壤中，结果表明用地衣芽孢杆菌BLMB1处理油菜后，油菜茎叶和根系的铬含量与未加地衣芽孢杆菌BLMB1组相比分别提高了43.92%和347.95%（Gennaro B, Karam F, Pedro S. R, et al. Greenhouse and field studies on Cr, Cu, Pb and Zn phytoextraction by Brassica napus from contaminated soils in the Apulia region, Southern Italy. Geoderma. 2011,160(3-4):517-523）。贾莹等人通过盆栽土壤模拟试验研究了向土壤中接种JA3菌株后油菜对镉的吸收效果，结果表明菌株JA3不仅降低了植株地上部分镉含量和土壤有效态镉含量，而且还促进了植株的生长（贾莹, 李博文, 芦小军等. 接种微生物对油菜吸收镉效果的影响研究. 生态环境学报. 2010,19(4):813-816）。Chen Z.等人研究了蜡状芽孢杆菌的还原和固定铬的机制，结果表明蜡状芽孢杆菌产生的胞外分泌物不仅能还原六价铬（Cr(VI)），而且还能固定三价铬（Cr(III)）（Chen Z, Huang Z. P, Cheng Y. J, et al. Cr(VI) uptake mechanism of Bacillus cereus. Chemosphere. 2012,87(3):211-216）。Yin P. H等人研究了少根根霉菌、米根霉菌和寡孢根霉菌对镉的生物吸附试验，结果表明这3种真菌均可吸附镉，其中米根霉菌对镉的最大吸附量为0.28 mmol/g，符合Langmuir吸附模型（Yin p. H, Yu Q. M, Jin B, et al. Biosorption removal of cadmium from aqueous solution by using pretreated fungal biomass cultured from starch wastewater. Water Research. 1999,33(8):1960-1963）。
到目前为止，采用蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）和米根霉菌（Rhizopus oryzae）形成的复合菌剂来修复麦田铬污染土壤的方法还未见报道。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供了一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂，该复合菌剂能够很好地缓解重金属铬对小麦的毒害，降低土壤中有效态重金属铬的含量，使土壤中的重金属铬被固定下来，减少小麦植株对重金属铬的吸收，从而达到修复重金属铬污染土壤的目的。
本发明的技术方案为：一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂，其特征在于：该复合菌剂由蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）和米根霉菌（Rhizopus oryzae）组成，其中蜡状芽孢杆菌与米根霉菌的重量配比为1:3。
本发明所述的用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂的应用，其特征在于：该复合菌剂用于对麦田土壤中超量的重金属铬进行吸收和固定，从而减少小麦植株对土壤中重金属铬的吸收，阻碍重金属铬在小麦植株体内的运输，降低土壤中有效态重金属铬的含量以及小麦体内重金属铬的含量。
本发明不仅能够有效降低土壤中有效态重金属铬的含量和小麦体内重金属铬含量，有利于小麦的生长发育，而且对土壤环境友好，不破坏土壤结构，能与土壤中原有微生物共存，形成新的生态平衡。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明的上述内容做进一步详细说明，但不应该将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明上述内容实现的技术均属于本发明的范围。
实施例
1、实验方案
一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的混合菌剂，混合菌剂以总重量0.2 g计算，其配比量如下所示：
对照组：不施加混合菌剂，即蜡状芽孢杆菌0 g，米根霉菌0 g。
处理1：蜡状芽孢杆菌和米根霉菌的重量配比为2:0，即蜡状芽孢杆菌0.2 g，米根霉菌0 g。
处理2：蜡状芽孢杆菌和米根霉菌的重量配比为3:1，即蜡状芽孢杆菌0.15 g，米根霉菌0.05 g。
处理3：蜡状芽孢杆菌和米根霉菌的重量配比为1:1，即蜡状芽孢杆菌0.1 g，米根霉菌0.1 g。
处理4：蜡状芽孢杆菌和米根霉菌的重量配比为1:3，即蜡状芽孢杆菌0.05 g，米根霉菌0.15 g。
处理5：蜡状芽孢杆菌和米根霉菌的重量配比为0:2，即蜡状芽孢杆菌0 g，米根霉菌0.2 g。
本实验共6个处理，每个处理设3次重复。
2、实验处理
将过3 mm筛的风干土壤制备成400 mg/kg的铬污染土壤，重金属铬以Cr2(SO4)3·6H2O形式加入土壤，充分混匀后，装入直径11 cm、高10 cm的塑料花盆中，每盆装土500 g，加入去离子水使含水量为田间持水量的60%，平衡一月后按上述实验方案进行微生物复合菌剂接种。然后选取完整、健康、饱满的小麦种子，每盆播种30粒，播深2 cm。置全智能人工气候植物箱(HP1000GS-B型)内培养，设定条件为：白天温度为25℃，全光照；晚上温度为18℃，黑暗；全天湿度为75%，隔一天定量浇一次水。生长一周后间苗，每盆留苗15株。生长28 d后采集植株和根际土壤样品，测土壤中有效态重金属铬的含量及植株体内重金属铬的含量。
3、实验结果
（1）不同配比的复合菌剂处理对小麦生长的影响
从表1可以看出，接种复合菌剂不同混合配比处理下的小麦茎叶长、根长以及它们的鲜干重与空白对照组相比均增加。其中在处理4下茎叶长、根长以及它们的鲜干重均为最高，与对照组相比茎叶长、根长分别增加了8.23 cm和3.78 cm，增幅分别为41.54%和43.75%；茎叶鲜重、根鲜重、茎叶干重和根干重分别增加了1.7010 g、0.0904 g、0.0972 g和0.0355 g，增幅分别为93.69%、70.02%、33.64%和53.46%。
表1 不同配比的复合菌剂处理对小麦生长的影响
| 处理 | 茎叶长（cm） | 根长（cm） | 茎叶鲜重（g） | 根鲜重（g） | 茎叶干重（g） | 根干重（g） |
| 对照组 | 19.81 | 8.64 | 1.8155 | 0.1291 | 0.2889 | 0.0664 |
| 处理1 | 23.08 | 9.33 | 2.4885 | 0.1605 | 0.3161 | 0.0834 |
| 处理2 | 23.39 | 9.86 | 2.5092 | 0.1686 | 0.3200 | 0.0840 |
| 处理3 | 24.49 | 9.97 | 2.5268 | 0.1731 | 0.3250 | 0.0828 |
| 处理4 | 28.04 | 12.42 | 3.5165 | 0.2195 | 0.3861 | 0.1019 |
| 处理5 | 24.77 | 9.93 | 2.5546 | 0.1843 | 0.2999 | 0.0872 |
（2）复合菌剂不同混合配比处理对小麦体内铬含量的影响
由表2可以看出，加入复合菌剂不同配比处理后小麦地上部分和地下部分铬的含量都低于对照处理。说明加入复合菌剂在降低土壤中重金属铬生物有效性的同时，对小麦吸收并运输重金属铬也可能有一定抑制作用，从而降低了小麦体内重金属铬含量。在处理4下，小麦地上部分和地下部分重金属铬含量达到最低值，分别为12.32 mg/kg和16.52 mg/kg，较对照组分别降低了49.07%和46.22%。
表2 复合菌剂不同混合配比处理下小麦地上部分和地下部分铬的含量（mg/kg）
| 处理 | 地上部 | 地下部 |
| 对照组 | 24.19 | 30.72 |
| 处理1 | 19.76 | 30.10 |
| 处理2 | 15.94 | 24.10 |
| 处理3 | 14.80 | 20.03 |
| 处理4 | 11.32 | 16.52 |
| 处理5 | 13.58 | 27.25 |
（3）复合菌剂不同混合配比处理对土壤有效态铬含量的影响
从表3可以看出，加入复合菌剂不同配比处理后土壤有效态重金属铬含量都低于对照组处理，较对照组分别降低了0.30 mg/kg、0.15 mg/kg、0.35 mg/kg、0.49 mg/kg和0.28 mg/kg，降幅分别为26.55%、13.27%、30.97%、43.36%和24.78%，差异性达到了显著水平，在处理4下，土壤有效态重金属铬含量降幅最大。
表3 复合菌剂不同配比处理下土壤有效态铬的含量（mg/kg）
| 处理 | 对照组 | 处理1 | 处理2 | 处理3 | 处理4 | 处理5 |
| 有效态铬 | 1.13 | 0.83 | 0.98 | 0.78 | 0.64 | 0.85 |
（4）复合菌剂不同混合配比处理对土壤铬总量的影响
由表4可以看出，加入复合菌剂不同配比处理后土壤总铬含量都高于对照组处理，可能是由于加入复合菌剂后土壤中的铬被固定下来，从而减少植株对重金属铬的吸收。在处理4下，土壤总铬量最高，为345.87 mg/kg。
表4 复合菌剂不同配比处理下土壤总铬的含量（mg/kg）
| 处理 | 对照组 | 处理1 | 处理2 | 处理3 | 处理4 | 处理5 |
| 土壤总铬 | 290.96 | 304.10 | 316.74 | 325.12 | 345.87 | 329.19 |
以上实施例描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明原理的范围下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进均落入本发明保护的范围内。
Claims (2)
1.一种用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂，其特征在于：该复合菌剂由蜡状芽孢杆菌和米根霉菌组成，其中蜡状芽孢杆菌与米根霉菌的重量配比为1:3。
2.权利要求1所述的用于修复麦田重金属铬污染土壤的复合菌剂的应用，其特征在于：该复合菌剂用于对麦田土壤中超量的重金属铬进行吸收和固定，从而减少小麦植株对土壤中重金属铬的吸收，阻碍重金属铬在小麦植株体内的运输，降低土壤中有效态重金属铬的含量以及小麦体内重金属铬的含量。
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