膠質(zhì)芽孢桿菌促進(jìn)印度芥菜富集土壤鎘的效應(yīng)研究.pdf

1、目前，隨著污灌、工業(yè)三廢以及重金屬冶煉廢水的任意排放，導(dǎo)致大量重金屬以不同方式進(jìn)入土壤，那些生物毒性顯著的重金屬(Cd、Pb、As、Hg、Zn)通過(guò)食物鏈嚴(yán)重危害到人類健康。其中，Cd以移動(dòng)性大、毒性高、污染面積較廣，被稱為“五毒之首”。鑒于此，對(duì)Cd污染土壤的修復(fù)問(wèn)題就成為環(huán)境科學(xué)日益活躍的領(lǐng)域。傳統(tǒng)的物理化學(xué)修復(fù)方法由于具有污染物去除不徹底以及存在二次污染的缺點(diǎn)，生物修復(fù)技術(shù)成為大家公認(rèn)的綠色修復(fù)方法。本文針對(duì)單一植物修復(fù)或者微生物

2、修復(fù)自身的局限性，以超富集植物-印度芥菜為研究對(duì)象，利用在土壤中接種不同濃度膠質(zhì)芽孢桿菌為調(diào)控手段，根據(jù)植物和土壤中Cd含量、土壤酶活性、土壤pH、有機(jī)酸等影響因子隨時(shí)間變化情況，分析討論膠質(zhì)芽孢桿菌在土壤、植物根系、重金屬之間的作用效果及影響因子。從提高超富集植物印度芥菜的富集效果出發(fā)，闡述膠質(zhì)芽孢桿菌對(duì)土壤鎘的活化情況和植物的修復(fù)效果，為該菌促進(jìn)印度芥菜富集土壤Cd的修復(fù)手段提供試驗(yàn)指導(dǎo)，也為重金屬污染土壤的微生物輔助植物修復(fù)技術(shù)提

3、供科學(xué)的理論依據(jù)和技術(shù)支持。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)膠質(zhì)芽孢桿菌的接種濃度顯著影響印度芥菜對(duì)鎘的富集效果。加菌量為2×1010cfu·kg-1土的處理中，印度芥菜地上、地下部分生物富集系數(shù)可分別達(dá)到5.66、2.35，同時(shí)土壤凈化率為4.43％，顯著高于其它各處理。由此可見，在接入膠質(zhì)芽孢桿菌促進(jìn)印度芥菜對(duì)土壤Cd吸收的過(guò)程中，菌液的接種量對(duì)輔助修復(fù)效果影響很大，過(guò)高或過(guò)低的接種量都不利于微生物在根際的活化作用，因此，本

4、研究選擇2×1010cfu·kg-1土的菌液接種濃度為最佳接種量。
　　 (2)膠質(zhì)芽孢桿菌的接種濃度顯著影響土壤鎘的去除率。收獲時(shí)，不同處理土壤中Cd含量降幅分別為9.3％、9.1％、20.9％、13.2％、2.8％、4.7％，其中接種濃度為2×1010cfu·kg-1土的處理降幅最大(20.9％)，該處理對(duì)土壤Cd的去除率分別是其它處理的2.25、2.29、1.58、7.51、4.44倍。而且當(dāng)接種菌液濃度達(dá)到4×1010、

5、5×1010cfu·kg-1土?xí)r，其活化土壤Cd的作用效果已基本不明顯。
　　 (3)膠質(zhì)芽孢桿菌對(duì)土壤酶的活性影響較大。隨著時(shí)間的延長(zhǎng)土壤磷酸酶活性單調(diào)遞增，脲酶、脫氫酶和過(guò)氧化氫酶活性均呈現(xiàn)先升高后降低的變化趨勢(shì)。過(guò)氧化氫酶和脫氫酶均在接種菌液后20天左右酶活性達(dá)到最高值，而這個(gè)最高點(diǎn)對(duì)于土壤脲酶來(lái)說(shuō)發(fā)生在接種菌液后30天左右。相關(guān)分析表明，對(duì)照組中土壤鎘含量與脲酶、磷酸酶呈顯著負(fù)相關(guān)(p＜0.05)，而經(jīng)過(guò)最佳接種量的菌液

6、處理后土壤鎘含量與脲酶、磷酸酶呈極顯著負(fù)相關(guān)(p＜0.01)。
　　 (4)膠質(zhì)芽孢桿菌能夠顯著提高重金屬Cd的生物有效性。對(duì)照組(CK)中土壤有效態(tài)Cd含量隨著植物生長(zhǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)而單調(diào)遞減，根際、非根際土壤有效態(tài)Cd含量分別降低32.93％和45.54％。經(jīng)過(guò)菌液處理后土壤有效態(tài)Cd含量隨時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸升高。收獲時(shí)，A處理（加菌量為1×1010cfu·kg-1土）根際、非根際土壤有效態(tài)Cd含量分別提高15.15％、31.73％

7、;C處理（加菌量為2×1010cfu·kg-1土）根際、非根際土壤有效態(tài)Cd含量分別提高36.54％、45.28％。這可能是由于根際中微生物的作用更加活躍，菌株與植物根系的相互作用導(dǎo)致了土壤Cd的活化效果更加明顯。
　　 (5)膠質(zhì)芽孢桿菌可以有效地降低土壤pH。收獲時(shí)，處理A、C組根際土壤pH降低率分別是對(duì)照的1.08、1.10倍;非根際土壤pH降低率分別是對(duì)照的3.30、3.65倍。充分表明，經(jīng)菌液處理后土壤pH會(huì)有大幅度降

8、低，而且不同處理間降低程度也有差異。相關(guān)分析表明，根際與非根際土壤有效態(tài)Cd含量與土壤pH間均存在顯著或極顯著的負(fù)線性關(guān)系(p＜0.05)。
　　 (6)膠質(zhì)芽孢桿菌對(duì)土壤有機(jī)酸種類和含量的影響。本試驗(yàn)選取土壤-植物體系中具有代表性的幾種低分子有機(jī)酸進(jìn)行分析測(cè)定。乳酸含量在不同采樣時(shí)期比較穩(wěn)定，均沒(méi)有大幅度變化。丙二酸、蘋果酸和酒石酸的變化規(guī)律較為相似，其含量隨著時(shí)間的延長(zhǎng)均有不同程度的增加。在接種菌液的土壤中還檢測(cè)到對(duì)照組中沒(méi)