[发明专利]利用植物促生菌与CO2联合作用提高植物修复效率的方法

说明书

技术领域

本发明属于放射性核素污染环境的生物修复技术领域，具体涉及利用植物促生菌与二氧化碳施肥联合作用提高植物修复效率的方法。

背景技术

随着核工业的发展和核技术的广泛应用，含有放射性核素的废物不可避免地进入环境，特别是1986年前苏联的切尔诺贝利核泄漏事件后，大量的放射性核素被释放进入土壤并随水和空气进入地球循环，很大的区域受到污染。这些核素(如铯，锶)进入环境(大气、水体和土壤)后，由于半衰期长(如¹³⁷Cs半衰期为30年)、难降解性、低剂量、面积大等污染特点，能在环境中长期存在，对生态环境造成污染，并通过食物链对人类健康造成危害。因此，放射性核素污染土壤的治理与修复备受关注。

用于治理放射性核素污染的常规方法有物理方法和化学方法，如沸石吸附、离子交换、溶剂萃取等。但这些方法成本高，易造成二次污染，且有如上所述的污染特点，常规的物理和化学方法往往显得束手无策。植物修复放射性核素污染环境表现出多优点，如：原位修复、费用低，效果好、可持续、对环境友好等。

虽然植物修复具有以上所述优点，然而，植物修复也有一些缺点，如：污染物对植物毒害、时间长、季节性、难以处置收获的含污染物的植物等，都是需要解决的问题。因此，增加修复植物的生物量(特别是地上部生物量)、增加植物对污染物的吸收量，成为提高植物修复效率的关键环节。

众所周知，CO₂是植物进行光合作用的底物，植物体内也存在着适应高浓度CO₂的生物化学和分子生物学的基础，存在着利用高浓度CO₂的机制可能性，大气CO₂浓度的升高必然会引起植物的光合作用的升高。植物光合作用的加强，直接导致植物体内有机化合物的积累，植物的生物量增加。我们的前期研究结果表明，大气CO₂升高，能增加铯污染土壤上植物的生物量，并且能增加植物对铯的吸收。

另一方面，自然界存在着大量定殖在植物根际，对植物生长具有促进作用的植物促生菌(Plant growth promoting bacteria，PGPB)，这些植物根际微生物能够产生植物生长激素、固氮、改变植物根系形态、溶解无机磷等营养元素、促进植物对水分养分利用率等，具有提高共生植物生物量，同时这些微生物还能活化土壤中的重金属和放射性核素，在植物修复中促进植物对污染物的吸收。

因此，通过接种植物促生菌，增加局部大气二氧化碳浓度对于放射性核素污染土壤植物修复的成功，加速修复过程具有积极作用。

发明内容

本发明提出了利用植物促生菌(PGPB)与二氧化碳联合作用提高植物修复放射性核素污染土壤的方法。

本发明利用植物促生菌与CO₂联合作用提高植物修复效率的方法，所述方法为：在含放射性核素污染土壤上进行植物修复时，接种植物促生菌，所述植物促生菌为伯克霍尔德氏菌Burkholderia sp.D54，对铯具有较高抗性，现保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，其保藏号为CGMCC No.3223；同时通过二氧化碳施肥，使局部大气二氧化碳升高，提高植物修复效率。

所述二氧化碳浓度升高条件为开顶式人工气候室，即OTC，二氧化碳升高浓度为：760±50μL L^-1。

所述接种菌剂直接施用于植物根部周围，接种量为0.5-3％(V/W)，有效活菌数约2×10⁹cfu mL^-1，分三次接种，三次接种时期分别为：移栽后10天(幼苗期)、20天(苗期)、30天(生长期)。

所述修复植物为美洲商陆(Phytolacca americana Linn)和籽粒苋(Amaranthus cruentus L.)。

所述的具体方案(1)、(2)是同时进行的，从而达到联合强化的目的。

本发明试验表明铯污染土壤情况下，接种植物促生菌、同时升高大气二氧化碳浓度，能够明显增加美洲商陆和籽粒苋的地上部生物量，同时还能明显增加美洲商陆和籽粒苋地上部铯的含量，从而提高放射性核素修复效率，加速铯污染土壤植物修复过程，最终达到恢复土地生产力，促进地区景观和谐、生态平衡与可持续发展的长远目标。

附图说明

图1：为在不同土壤添加铯水平下，接种植物促生菌Burkholderia sp.D54，增加大气二氧化碳浓度，美洲商陆地上部生物量；