CN111250539A - 一种利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种利用摩西球囊霉与龙葵‑水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法。该方法包括以下步骤：扩繁制备摩西球囊霉菌剂；催芽水稻与龙葵种子，得到水稻与龙葵幼苗；将水稻与龙葵幼苗移栽到镉污染土壤中，龙葵与水稻的间作比例为1：1～2；将摩西球囊霉菌剂添加到镉污染土壤中，形成超富集植物‑旱稻‑摩西球囊霉的共生体系。本发明中接种摩西球囊霉可以提高龙葵的生长与吸收土壤Cd的能力，同时，显著降低水稻体内的重金属镉含量，实现边安全生产边修复Cd污染土壤的效果，具备高效、低成本、易操作、无二次污染等特点，具有较好的理论和应用推广价值。

Description

一种利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染 土壤的方法

技术领域

本发明属于土壤重金属修复中的植物修复技术领域。具体地，涉及一种边生产边修复重金属镉污染土壤的方法；更具体地，涉及一种利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法。

背景技术

土壤重金属污染现已成为我国主要的环境污染问题之一。根据国家环境保护部2014年《全国土壤污状况调查公报》显示，我国土壤总的点位超标率为16.1％，其中镉的超标率为7.0％。目前，重金属污染土壤修复方法整体可以分为：物理法、化学法、生物学法、生态法和土壤农化调控法，或这几种方法联合。而与其它方法相比，生物修复更具前景，且修复成本更低，不易造成二次污染。其中，采用超富集植物修复重金属污染土壤是植物修复中比较常用且相对热门的方法。但由于污染土壤中镉的生物有效性低，要使得Cd污染农田土壤的修复达到GB15618-1995中的三级标准，直接种植超富集植物也可能需要数十年时间。因此，利用超富集植物与作物进行间作的重金属污染修复模式广受欢迎。

而在农业生产中，利用植物种间互作影响重金属的吸收和累积，不仅进行重金属土壤治理，还可以收获符合国家安全标准的农产品，实现“边生产边修复”的过程，大大提高了土壤重金属污染修复的效率。不少文献显示，间作系统可以促进富集植物的重金属累积量，并降低目标作物体内的重金属含量。如超富集植物蜈蚣草//桑树(Wan和Lei，2018)、断续菊//蚕豆或玉米(秦丽，2017)、小花米芥//玉米(陈建军等，2016)、遏蓝菜//大麦(Gove等，2002)等。不过由于超富集植物植株矮小、生长缓慢、生物量低等的原因，容易导致重金属污染修复的效率低、修复时间长。而AMF广泛存在于自然界中，不仅促进植物生长，还可以提高重金属污染土壤的修复效率，是植物-微生物联合修复土壤重金属污染修复的重要措施。中国专利文献CN103990647A公开了一种利用丛枝菌根真菌强化超富集植物龙葵吸收土壤中镉的方法，结果显示接种AMF提高了龙葵地上和地下部镉吸收量，最大增幅分别达230％和220％。在这篇专利申请中，主要涉及的是地表球囊霉(Glomus versiforme BGC GD01C)促进龙葵生物量的提高以及对重金属的吸收，解决了植物单独修复的一些劣势。但是这种方法能在一定程度上解决重金属污染程度较低的污染土壤，对重金属污染程度较高的土壤修复效果却不是十分理想，原因在于在中度或重度重金属污染条件下，土壤中的微生物环境遭到严重破坏，很多微生物由于重金属的污染而死亡，导致土壤条件严重劣化，从而各类植物生长严重不良，甚至难以在这种土壤中生长；同时污染物的存在方式、不同作物、不同群落构建、不同生境、不同栽培方法等均对污染物的吸附作用不同，从而很大程度上影响作物的生长。现有的技术中，也难以处理这种边生产边修复重金属污染的土壤。

未来全世界最大的挑战之一就是在气候变化的前提下为快速增长的人口提供足够的粮食。据报道，预计到2050年世界的粮食需求将增倍。因此，为保证农产品质量安全和污染农田的安全利用，降低水稻镉含量迫在眉睫。据研究，世界水稻种植面积正不断扩大，已接近200万hm²，而我国水稻面积为30万hm²，但干旱是一个世界性问题，而我国又是水资源相对缺乏的国家；我国适合水稻种植的面积可达5300～6700万hm²，可推广面积为2000～3000万hm²。现有农田土壤重金属污染修复技术成本高、修复剂单一、修复年限长，很难用于生产实践。因此，在耕地资源有限的情况下，如何修复重金属污染土壤，尤其是把重金属污染农田修复成良田，是农业科技工作者孜孜以求的目标。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法，达到边生产边修复重金属镉污染土壤的目的，旨在进一步提高超富集植物修复镉污染土壤的能力，同时又能够减少土壤及水稻体内镉的累积量，提高生物修复镉污染土壤的效率，保障农产品的安全。

本发明通过以下技术方案实现：

本发明提供了摩西球囊霉(Glomus mosseae)在提高龙葵生物量和降低水稻镉积累同时减少土壤镉含量中的应用，采取间作的方式在被镉污染的稻田土壤中种植龙葵(Solanum nigrum L.)和水稻，并将摩西球囊霉菌剂添加到被镉污染的稻田土壤中。

优选地，所述摩西球囊霉是摩西球囊霉菌剂。所述摩西球囊霉菌剂可以为常见的摩西球囊霉菌剂。

优选地，在水稻的成熟期接种摩西球囊霉菌剂。

优选地，控制龙葵与水稻的间作比例为1：1～2。

优选地，所述水稻品种为节水抗旱稻品种。

进一步优选地，所述节水抗旱稻品种为旱优73、旱优3号。

在此基础上，本发明提供了一种利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法，包括以下步骤：

S1.扩繁制备摩西球囊霉菌剂；

S2.催芽水稻与龙葵种子，得到水稻与龙葵幼苗；

S3.将S2中的水稻与龙葵幼苗移栽到镉污染土壤中，龙葵与水稻的间作比例为1：1～2；

S4.将摩西球囊霉菌剂添加到S3所述的镉污染土壤中，每株水稻与每株龙葵的摩西球囊霉菌剂接种量为40～180g(优选50～100g)。

本申请的摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法模拟自然条件下的土壤条件，将低累积水稻与超富集植物龙葵间作种植，同时再增加能够显著增强龙葵生长的摩西球囊霉，进一步提高龙葵吸收富集镉的能力，同时降低水稻的镉累积，并大大减少稻田土壤中的镉含量，实现边安全生产水稻边修复污染土壤的效果，显著降低了修复成本，并缩减了修复周期。另外，增强镉向地下部分中转移，同时限制镉向地上部分转移，尤其降低向稻米果实谷壳和糙米中的转移，降低人和动物食用的风险。

本申请利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法对于生产中的轻度、中度、偏中重度重金属污染的农田土壤均有很好的修复效果，这是现有的修复方法难以达到的。

优选地，S3中，每行龙葵的株距为20～30cm；每行水稻的株距为15～20cm，水稻与水稻之间的行距为20～30cm。

进一步优选地，S3中，每行龙葵的株距为25cm；每行水稻的株距为18cm，水稻与水稻之间的行距为25cm。

优选地，每行龙葵与相邻一行水稻的间距为20～25cm，更优选为22cm。

优选地，在水稻生长时期让稻田土壤保持65％～80％的田间持水量。

优选地，所述摩西球囊霉菌剂的制备步骤如下：

S11.按照质量比为1％～3％的接种量，将摩西球囊霉菌种剂放于装有灭菌沙土培养基的无菌盆的2/3～4/5的位置；

S12.将玉米种子消毒15～20min，并浸种10～12h，覆盖上灭菌的沙土培养基，温室培养；

S13.盆栽培育3～5个月，测定菌根侵染率≥50％时，将玉米植株地上部剪去，并将盆子置于室内干燥1～2周，收获扩繁后的摩西球囊霉菌剂；

S14.将盆中扩繁的摩西球囊霉菌剂倒在无菌塑料膜上，用消毒后的工具将玉米根系剪碎，将根系与培养基混匀后装入无菌袋中，放于低温冷藏。

优选地，S12所述温室的室内温度保持在20～32℃，湿度保持在65％～75％之间。

优选地，所述的摩西球囊霉菌剂为玉米植物根系、菌丝、孢子和沙土的混合物。

优选地，S14所述无菌塑料膜与工具采用75％酒精擦拭消毒。在剪碎混匀菌剂后，小心将菌剂转移到无菌自封袋中，再套入2层相同自封袋，4℃冷藏。

优选地，S11、S12中的沙土培养基是细河沙。所述细河沙为过40～60目筛的河沙。

另外，步骤S2所述的水稻种子需进行消毒15～20min，用去离子水洗净，用40～50℃的去离子温水浸种10～12min，待种子露白后，将种子均匀撒在灭菌后的基质中，置于恒温培养箱培养。所述龙葵种子需用消毒15～20min，用去离子水洗净，然后用0.1％H₂O₂浸种12h，浸种后，将种子均匀撒在灭菌后的基质中，置于恒温培养箱培养。

步骤S2、S3中水稻幼苗与龙葵幼苗的挑选办法为：选取长势一致的高度约为15～20cm且3叶一心的水稻幼苗，同时选取长势一致的高度约为8～10cm的龙葵幼苗。将水稻幼苗和龙葵幼苗移栽至到S3所述的镉污染土壤中，培养70～140天。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

与传统边生产边修复的镉污染土壤治理方法相比，本发明以摩西球囊霉为接种剂，将超富集植物龙葵与旱稻通过摩西球囊霉连接形成龙葵-旱稻-摩西球囊霉的共生体系。该体系不仅提高了龙葵的生长，还增强了龙葵对土壤镉的吸收能力，同时还降低了旱稻体内的重金属含量，并大大减少了稻田土壤中的镉含量，达到边生产边修复的效果，提高了镉重金属污染土壤的修复效率。该方法管理技术要求不高，不破坏土壤理化性质，无二次污染，是一种低成本、易操作的“边生产边修复技术”。

附图说明

图1是接种摩西球囊霉-单作龙葵与单作旱稻修复模式图。

图2是接种摩西球囊霉-间作龙葵与旱稻修复模式图。

图3是接种摩西球囊霉-田间龙葵与旱稻间作修复图。

图4是不同处理下龙葵抽穗期(a)与成熟期(b)各部位镉累积量。

图5是不同处理下旱稻抽穗期(a)与成熟期(b)各部位镉含量。

具体实施方式

以下结合具体实施例来进一步说明本发明，但实施例并不对本发明做任何形式的限定。实施方式中简单参数的替换不能一一在实施例中赘述，但并不因此限制本发明，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，应被视为等效的置换方式，都应包含在本发明范围内。

除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。

除非特别说明，以下实施例所用试剂和材料均为市购。

摩西球囊霉(Glomus mosseae)由广西大学农学院所提供。

龙葵种子由中国科学院沈阳生态研究所提供。

接种时，摩西球囊霉与土壤的配比为质量比。

实施例1摩西球囊霉菌剂制备

丛枝菌根真菌摩西球囊霉(Glomus mosseae)由广西大学农学院所提供。本发明利用玉米(zea mays)作为宿主植物进行盆栽扩繁后，将含有宿主植物根段、真菌菌丝、菌根真菌孢子和盆栽沙土的混合物作为接种菌剂。

具体制备过程如下：

S11.按照质量比为3％的接种量将丛枝菌根真菌种剂放于装有灭菌沙土的无菌盆的2/3的位置；

S12.玉米种子用10％H₂O₂消毒15～20min，并浸种12h；每盆播种10～15颗玉米种子，并覆盖上灭菌的沙土培养基，温室培养；

所述温室的室内温度保持在20～32℃，湿度保持在65％～75％之间。

S13.盆栽培育3～4个月，测定得到菌根侵染率≥50％后，将玉米植株地上部剪去，并将盆子置于室内干燥2周，收获扩繁后的丛枝菌根菌剂；

S14.将盆中扩繁的丛枝菌根菌剂倒在无菌塑料膜上，用消毒后的剪刀将玉米根系剪碎，将根系与培养基混匀，装入无菌袋中，放于4℃冰箱冷藏。

操作过程中，任何时候都不让手接触盆栽培养物，且在操作过程中，使用75％的酒精对所用手套、剪刀等进行严格消毒。

实施例2利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法

1、实验材料

(1)供试植物龙葵与旱稻

供试植物龙葵(Solanum nigrum L.)，播种前用10％H₂O₂消毒15～20min，用去离子水洗净，然后用0.1％H₂O₂浸种12h。浸种后，将膨胀后的种子均匀撒在灭菌后的石英砂中，置于恒温培养箱培养。供试植物旱稻(Oryza sativa L.)，播种前用10％H₂O₂消毒15～20min，用去离子水洗净，用40～50℃的去离子温水浸种10～12h，待种子露白后，将种子均匀撒在灭菌后的石英砂中，并置于恒温培养箱培养。恒温箱的设置为：光照强度约为350～450μmol·m^-2；光照时间为(16h/8h＝白天/黑夜)，温度为(25℃/28℃＝白天/黑夜)。待种子发芽后，选取长势一致的高度约为15～20cm且3叶一心的旱稻幼苗，同时选取长势一致的高度约为8～10cm的龙葵幼苗进行移植。

(2)供试土壤

供试土壤取自华南农业大学生态与环境实践基地试验田。将土壤经自然风干后，先用5mm筛子去除石头等杂质后。外源添加⁵/₂CdCl₂·H₂O，土壤老化一个月后，晾干，并过2mm筛混匀，得到镉浓度为0.8mg/kg的污染土壤。供试土壤经过连续高温高压灭菌2h(121℃)后，分装到长×宽×高＝30cm×16cm×13cm的盆子。每个盆栽的土壤为3～4kg，盆子中间位置用塑料膜隔开，并在使用前用75％酒精消毒3次。

2、实验设计

本试验一共4个处理，每个处理6次重复，于旱稻抽穗期与成熟期收获。镉浓度为0.8mg/kg。其中，+A为接种实施例1的摩西球囊霉菌剂，-A为未接种实施例1的摩西球囊霉菌剂。试验处理为：

(1)间作：旱稻/无隔膜/龙葵(-A)；

(2)间作：旱稻/无隔膜/龙葵(+A)；

(3)单作：旱稻/塑料膜/龙葵(-A)；

(4)单作：旱稻/塑料膜/龙葵(+A)。

每盆移植1株龙葵与1株旱稻，将盆栽随机摆在温室中进行培养。温室光照时间12小时，温度保持在20～32℃，湿度保持在65％～75％之间。每天浇施去离子水，让土壤保持65％～80％的田间持水量。同时，每周用10％～20％含磷量的Yoshida营养液浇施以保证植物生长。植物在温室中培养的时间为70～140天。

所述Yoshida营养液配方为：NH₄NO₃ 1.43；CaCl₂ 1.00；MgSO₄ 1.64；K₂SO₄1.00；NaH₂PO₄ 0.32；FeCl₃ 3.6×10^-2；MnCl₂ 9.4×10^-3；H₃BO₃ 1.9×10^-2；(NH₄)₆Mo₇O₂₄ 5.17×10^-4；ZnSO₄ 1.52×10^-4；CuSO₄,1.36×10^-4and Na₂SiO₃ 5.00×10^-3(mM)。

3、摩西球囊霉浸染率测定

具体测定方法如下：

S1.根样的采集：分别从根系的不同部位取样，选取幼根并剪成1cm长的根断，放入50％的乙醇中保持待测。

S2.透明：将保存在50％乙醇中的根系用自来水清洗三次，放入10mL塑料离心管中，加入5mL浓度10％KOH溶液，并将容器放在90℃水浴锅中加热1h。

S3.清洗：加热后将容器取出，倒去KOH，用自来水水轻轻漂洗根样4次，但切勿用力搅动，以防根样表面的根外菌丝脱落，当水中不再呈黄色时即可进行下一步骤处理。

S4.酸化：将根样容器中加入5mL 5％的乳酸溶液或1％的HCl溶液，浸泡5min，然后倒去乳酸溶液。

S5.染色：在已经酸化的容器中，加入5mL染色液并在90℃水浴锅中加热半小时，使染料尽快渗透到根组织和真菌细胞中。

所用染色液为0.1％酸性品红乳酸甘油溶液：酸性品红0.1g溶于100mL1:1:1配置的乳酸-甘油-水溶液中，过滤备用。

S6.脱色：根段用5mL5％的乳酸溶液漂洗2～3数次，直到漂洗液变为澄清为止，最后将根段浸没在少量乳酸甘油(1：1)溶液中贮存备用。

S7.观察：选取一定长度已经染色的样品根段30～100条，整齐的放于载玻片上，滴1～2乳酸甘油，盖上盖玻片，在光学显微镜100～400倍条件下，逐条观测每条根段上每一毫米根段上有无感染，计算出每条根段，甚至每个样品根系上受VA菌根感染的总长度，长度测量可利用测微尺或者使用每个视野来进行统计。

按下列公式进行计算：菌根感染率(％)＝VA菌根感染的毫米(或视野)数/检查根段的总长度(mm)(或总视野数)*100％。有时还可利用根段检查感染长度的测定，即在一定长度(如1cm)的根段样品中，观测感染根段数的比例，并根据下列公式计算感染率：菌根感染率(％)＝VA菌根感染的根段数/检查的根段总数*100％。

4、植株收获与测定

(1)植株收获

先将植株地上部沿着基部剪去，分出地上下部，地上部用去离子水清洗3遍，擦干后装入信封；将地下部根系取出，尽量保持完整性，与土壤中挑出的其它残留根系一起装入自封袋中，用自来水洗干净后，带回试验室在-20℃条件下冷冻保存以待分析。将地上下部在105℃杀青后，于75℃烘箱烘72小时至恒重，称干重，并粉碎备用。

(2)植株测定

使用消解法预处理土样和植物样，准确称取0.1000～0.2000g植物样或土样放入聚四氟乙烯消解管中。其中，植物消解加酸方法为8mL优级纯HNO₃，2mL分析纯H₂O₂，而土样法消解加酸方法为6mL优级纯的HNO₃，2mL优级纯HF，2mL分析纯H₂O₂，加盖后放入CEM Mars6高通量密闭微波消解系统中进行消解。同时做样品空白及质量控制样。消解后用火焰石墨炉原子吸收光谱仪(Z700P，德国耶拿公司)测定Cd重金属全量。

5、测定结果

其中，图1是接种摩西球囊霉-单作龙葵与单作旱稻修复模式图。图2是接种摩西球囊霉-间作龙葵与旱稻修复模式图。图3是接种摩西球囊霉-田间龙葵与旱稻间作修复图。

表1不同处理下旱稻与龙葵的摩西球囊霉侵染率

根据表1结果可见，接种摩西球囊霉后，旱稻与龙葵侵染率大大提高，在抽穗期旱稻摩西球囊霉的侵染率为12％～19％，成熟期则为19％～30％。龙葵抽穗期的侵染率则为12％～17％，成熟期为29％～32％。

表2不同处理下龙葵生物量(g/株)

根据表2结果可得，添加摩西球囊霉可以增加龙葵生物量显著提高，其中间作接种摩西球囊霉(间作+A)处理下的生物量最大。与单作未接种摩西球囊霉(单作-A)处理相比，间作+A处理在抽穗期与成熟期的地上和地下部生物量的增幅分别为：78.3％，199.1％与74.9％，235.4％。

表3不同处理下水稻生物量(g/株)

根据表3结果可得，接种摩西球囊霉后旱稻与龙葵间作时旱稻处于竞争劣势。在抽穗期与成熟期旱稻地上下部生物量都显著降低，而且成熟期旱稻产量也受到了影响。与间作-A处理相比，间作+A处理地上下部生物量在抽穗期与成熟期的降低幅度分别为81.3％，81.4％与63.5％，44.8％。其中，籽粒重降低75.0％。

同时，根据图4所示结果表明：

根据图4中(a)图可得，间作接种摩西球囊霉的条件下显著提高了龙葵地上下部与果实中的镉累积量。与单作-A相比，抽穗期间作+A处理下龙葵地上下部与果实中的镉浓度分别提高了60.6％，180.5％，86.25％与227.6％。

根据图4中(b)图可得，间作接种摩西球囊霉的条件下显著提高了龙葵地上部的镉累积量，而相反地，显著降低了龙葵果实中的镉累积量。与单作-A相比，间作+A处理下龙葵地上部的镉累积量提高了28.0％，果实的镉累积量降低了38.4％。

进一步地，根据图5所示结果表明：

根据图5中(a)图可得，间作与添加摩西球囊霉的条件下显著降低了旱稻地上下部的镉含量。与单作-A相比，抽穗期间作+A处理下旱稻地上下部镉浓度最低，分别降低了81.1％与87.2％。

根据图5中(b)图可得，间作与添加摩西球囊霉的条件下同样显著降低了旱稻地上下部、谷壳与糙米中的镉含量。其中，间作+A处理各部位镉含量最低。同时，与单作-A相比，间作+A处理下旱稻地上下部、谷壳与糙米中的镉浓度分别降低了70.3％，52.5％，63.6％与65％。其中，间作+A糙米中的镉浓度为0.38mg/kg，高于我国GB2762-2012食品中重金属限量标准(0.2mg/kg)。但与国际食品法典委员会(CAC)关于食品中重金属限量的规定《食品和饲料中污染物和毒素通用标准》(CODEX STAN 193-1995)(0.4mg/kg)相比，可以达标。

综上所述，接种摩西球囊霉可以很好地提高龙葵地上下部生物量，且间作+A处理的生物量最大。另外，本发明发现，在盆栽实验中经间作+A处理，由于间作效果受盆栽面积的限制，经间作+A处理的旱稻生长优势会受到一定的限制，降低其生物量，但在田间效果(大田实验)情况下，经间作+A处理，旱稻生长的限制会大大降低，在大田实验中，经间作+A处理的旱稻生长优势几乎不受影响，并大大减少了土壤中的镉含量；同时，接种摩西球囊霉条件下，间作+A显著提高了龙葵地上下部镉的总累积量；而且，间作+A显著降低了旱稻体内镉的浓度，特别是糙米中的含量。并且在偏中重度镉污染条件下，本申请的方法间作+A也显著降低了旱稻体内镉的浓度，同时显著提高了龙葵地上下部镉的总累积量。因此，超富集植物龙葵-种摩西球囊霉-旱稻的共生体系可以很好达到边生产边修复的效果，提高了龙葵的修复效率，同时降低了旱稻体内的镉含量，并大大减少了土壤中的镉含量。

实施例3利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法

本实施例提供的利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法，包括以下步骤：

S1.扩繁制备摩西球囊霉菌剂：

S11.按照质量比为1％的接种量，将摩西球囊霉菌种剂放于装有灭菌沙土培养基的无菌盆的4/5的位置；

S12.将玉米种子消毒15min，并浸种10h，覆盖上灭菌的沙土培养基，于室内温度保持在20℃、湿度保持在65％之间的温室培养；S11、S12中的沙土培养基是细河沙，该细河沙为过40目筛的河沙；

S13.盆栽培育3个月，测定菌根侵染率≥50％时，将玉米植株地上部剪去，并将盆子置于室内干燥1周，收获扩繁后的摩西球囊霉菌剂；该摩西球囊霉菌剂为玉米植物根系、菌丝、孢子和沙土的混合物；

S14.将盆中扩繁的摩西球囊霉菌剂倒在无菌塑料膜上，采用75％酒精消毒后的工具将玉米根系剪碎，将根系与培养基混匀后装入无菌袋中，放于低温冷藏；

S2.催芽水稻与龙葵种子，得到水稻与龙葵幼苗：水稻种子需进行消毒15min，用去离子水洗净，用40℃的去离子温水浸种10min，待种子露白后，将种子均匀撒在灭菌后的基质中，置于恒温培养箱培养。所述龙葵种子需用消毒15min，用去离子水洗净，然后用0.1％H₂O₂浸种12h，浸种后，将种子均匀撒在灭菌后的基质中，置于恒温培养箱培养；

水稻幼苗与龙葵幼苗的挑选办法为：选取长势一致的高度约为15～20cm且3叶一心的水稻幼苗，同时选取长势一致的高度约为8～10cm的龙葵幼苗；

S3.将S2中的水稻与龙葵幼苗移栽到镉污染土壤中培养70天，龙葵与水稻的间作比例为1：1；每行龙葵的株距为20cm；每行水稻的株距为15cm，水稻与水稻之间的行距为20cm；每行龙葵与相邻一行水稻的间距为20cm；在水稻生长时期让稻田土壤保持65％～70％的田间持水量；

S4.将摩西球囊霉菌剂添加到S3所述的镉污染土壤中，每株水稻与每株龙葵的摩西球囊霉菌剂接种量为40g。

实施例4利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法

本实施例提供的利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法，包括以下步骤：

S1.扩繁制备摩西球囊霉菌剂：

S11.按照质量比为3％的接种量，将摩西球囊霉菌种剂放于装有灭菌沙土培养基的无菌盆的2/3的位置；

S12.将玉米种子消毒20min，并浸种12h，覆盖上灭菌的沙土培养基，于室内温度保持在32℃、湿度保持在75％之间的温室培养；S11、S12中的沙土培养基是细河沙，该细河沙为过60目筛的河沙；

S13.盆栽培育5个月，测定菌根侵染率≥50％时，将玉米植株地上部剪去，并将盆子置于室内干燥2周，收获扩繁后的摩西球囊霉菌剂；该摩西球囊霉菌剂为玉米植物根系、菌丝、孢子和沙土的混合物；

S14.将盆中扩繁的摩西球囊霉菌剂倒在无菌塑料膜上，采用75％酒精消毒后的工具将玉米根系剪碎，将根系与培养基混匀后装入无菌袋中，放于低温冷藏；

S2.催芽水稻与龙葵种子，得到水稻与龙葵幼苗：水稻种子需进行消毒20min，用去离子水洗净，用50℃的去离子温水浸种12min，待种子露白后，将种子均匀撒在灭菌后的基质中，置于恒温培养箱培养。所述龙葵种子需用消毒20min，用去离子水洗净，然后用0.1％H₂O₂浸种12h，浸种后，将种子均匀撒在灭菌后的基质中，置于恒温培养箱培养；

水稻幼苗与龙葵幼苗的挑选办法为：选取长势一致的高度约为15～20cm且3叶一心的水稻幼苗，同时选取长势一致的高度约为8～10cm的龙葵幼苗；

S3.将S2中的水稻与龙葵幼苗移栽到镉污染土壤中培养140天，龙葵与水稻的间作比例为1：2；每行龙葵的株距为30cm；每行水稻的株距为20cm，水稻与水稻之间的行距为30cm；每行龙葵与相邻一行水稻的间距为25cm；在水稻生长时期让稻田土壤保持70％～80％的田间持水量；

S4.将摩西球囊霉菌剂添加到S3所述的镉污染土壤中，每株水稻与每株龙葵的摩西球囊霉菌剂接种量为180g。

实施例5利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法

本实施例提供的利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法，其他条件与实施例4相同，唯一不同之处在于：

龙葵与水稻的间作比例为1：2；每行龙葵的株距为25cm；每行水稻的株距为18cm，水稻与水稻之间的行距为25cm；每行龙葵与相邻一行水稻的间距为22cm；在水稻生长时期让稻田土壤保持70％～80％的田间持水量；将摩西球囊霉菌剂添加到镉污染土壤中时，每株水稻与每株龙葵的摩西球囊霉菌剂接种量为100g。实施例4和实施例5在同等条件下处理同一块农田土壤中同等浓度的镉污染情况，与实施例4相比，实施例5降低旱稻体内镉的浓度更明显，同时提高龙葵地上下部镉的总累积量也更明显。

申请人声明，以上具体实施方式为便于理解本发明而说明的较佳实施例，但本发明并不局限于上述实施例，即不意味着本发明必须依赖上述实施例才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.摩西球囊霉(Glomus mosseae)在提高龙葵生物量和降低水稻镉积累同时减少土壤镉含量中的应用，其特征在于，采取间作的方式在被镉污染的稻田土壤中种植龙葵(Solanum nigrum L.)和水稻，并将摩西球囊霉菌剂添加到被镉污染的稻田土壤中。

2.根据权利要求1所述的应用，其特征在于，控制龙葵与水稻的间作比例为1：1～2。

3.根据权利要求1或2所述的应用，其特征在于，所述水稻品种为节水抗旱稻品种。

4.一种利用摩西球囊霉与龙葵-水稻间作体系联合修复镉污染土壤的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1.扩繁制备摩西球囊霉菌剂；

S2.催芽水稻与龙葵种子，得到水稻与龙葵幼苗；

S3.将S2中的水稻与龙葵幼苗移栽到镉污染土壤中，龙葵与水稻的间作比例为1：1～2；

S4.将摩西球囊霉菌剂添加到S3所述的镉污染土壤中，每株水稻与每株龙葵的摩西球囊霉菌剂接种量为40～180g。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，S3中，每行龙葵的株距为20～30cm；每行水稻的株距为15～20cm，水稻与水稻之间的行距为20～30cm。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，每行龙葵与相邻一行水稻的间距为20～25cm。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在水稻生长时期让稻田土壤保持65％～80％的田间持水量。

8.根据权利要求4～6任一所述的方法，其特征在于，所述摩西球囊霉菌剂的制备步骤如下：

S11.按照质量比为1％～3％的接种量，将摩西球囊霉菌种剂放于装有灭菌沙土培养基的无菌盆的2/3～4/5的位置；

S12.将玉米种子消毒15～20min，并浸种10～12h，覆盖上灭菌的沙土培养基，温室培养；

S13.盆栽培育3～5个月，测定菌根侵染率≥50％时，将玉米植株地上部剪去，并将盆子置于室内干燥1～2周，收获扩繁后的摩西球囊霉菌剂；

S14.将盆中扩繁的摩西球囊霉菌剂倒在无菌塑料膜上，用消毒后的工具将玉米根系剪碎，将根系与培养基混匀后装入无菌袋中，放于低温冷藏。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，S12所述温室的室内温度保持在20～32℃，湿度保持在65％～75％之间。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，S13与S14所述的摩西球囊霉菌剂为玉米植物根系、菌丝、孢子和沙土的混合物；S14所述无菌塑料膜与工具采用75％酒精擦拭消毒。

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