[发明专利]一种降低种植在镉污染土壤中的蔬菜体内镉含量的方法

说明书

技术领域

本发明涉及重金属污染土壤处理技术领域，具体涉及一种利用巴西固氮螺菌降低种植在镉污染土壤中的蔬菜体内镉含量的方法。

背景技术

自20世纪初发现Cd以来，Cd被广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域，相当数量的Cd通过废气、废水和废渣排入环境。2014年环保部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示我国耕地Cd污染物点位超标率已达7.0％。我国大多数城市近郊土壤都受到了一定程度的Cd污染，这些被Cd污染的土壤常用于种植瓜果蔬菜等作物。由于Cd具有隐蔽性、较高的生物迁移性和利用性，可迅速被植物根系吸收并积累，导致许多地方的粮食、果蔬等作物生长变差，Cd含量严重超标，对人类的健康造成严重威胁。同时，Cd污染也极大的限制了我国农副产品的出口量，严重削弱了我国出口企业的国际市场竞争力。因此，如何有效缓解土壤Cd污染对作物的毒害，尤其是降低农产品中Cd的含量已经成为人类共同关注的问题。

目前，国内外用来缓解污染土壤中Cd污染对作物的生长抑制及降低作物体内Cd积累的方法与途径主要为：1、工程措施，如客土、换土、去表土等方法。该方法虽然可降低土壤表层Cd污染及蔬菜体内Cd含量，但实施工程量大、投资费用高，破坏土体结构，引起土壤肥力下降。2、化学修复，向土壤投入改良剂(如石灰、沸石、碳酸钙)，通过对Cd的吸附、氧化还原、拮抗或沉淀作用，以降Cd的生物有效性，但它只改变了Cd在土壤中存在的形态，Cd仍保留在土壤中，容易再度活化危害植物。3、生物修复，利用生物削减、净化土壤中的Cd或降低Cd毒性。其中，常利用一些超积累植物在Cd污染农田上种植，通过Cd在根部的积累、沉淀或根表吸收来加强土壤中Cd的固化，以去除土壤中的Cd。该方法虽然无二次污染，但见效慢，周期长。

此外，利用微生物的方式修复土壤镉污染，降低作物Cd含量的方法近年来被广泛研究。其主要作用原理是：(1)微生物可以降低土壤中Cd的有效性。如王玲等(丛枝菌根对镉污染土壤的修复研究进展.广东农业科学.2012.2:51–53.)报道丛枝菌根真菌(AM)细胞壁含有较多的几丁质，上面有大量的重金属结合位点(如羟基、羧基、氨基等)，且AM分泌的粘液和真菌组织中聚磷酸、有机酸可与Cd结合，以多聚磷酸盐的形式沉积在真菌中，以减少Cd向地上部运输；(2)微生物可以吸附并积累土壤中的Cd。如白红娟等(球形红细菌转化去除重金属镉及其机理研究.环境科学学报.2006.26(11):1809–1814.)报道一种球形红细菌可通过表面吸附作用降低Cd浓度。因而这些方法仍然是以改变土壤中Cd的有效性及含量为目标的。考虑到微生物分泌螯合剂等物质或本身的吸附作用是有限的，微生物经由上述途径对土壤Cd含量和有效性的改变也是有限的。

发明内容

本发明提供一种降低种植在镉污染土壤中的蔬菜体内镉含量的方法，处理方法简单，处理效果好且成本低。

一种降低种植在镉污染土壤中的蔬菜体内镉含量的方法，包括如下步骤：

在镉污染土壤的表面平铺一层基质，种植蔬菜，保持土壤持水量为60-70％；将保藏号为CGMCC 1.10379的巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)菌液喷施在蔬菜根际土壤。

我国土壤环境质量标准的二级土壤Cd含量范围是0.25-1.0mg/kg；城郊农田中Cd含量在1-5mg/kg比较常见。本发明的镉污染土壤中Cd含量为1mg/kg～5mg/kg。

本发明研究发现植物性激素脱落酸可降低农作物中的Cd含量并改善农作物生长，但于脱落酸分子结构中环己烯酮环易被羟基化，且羧基易被糖基化，因此具有生物活性的脱落酸很不稳定。在实际生产中，为了降低作物对Cd的吸收，直接将脱落酸施入被Cd污染的土壤中，并不能取得理想的效果。

微生物巴西固氮螺菌(Azospirillum brasilense)可以合成脱落酸，可极大提高定殖作物的脱落酸含量。因此，本发明在Cd污染的土壤上，施用产脱落酸的微生物菌肥获得根际微生物脱落酸的原位合成来减少植物对Cd的吸收和积累，从而降低植物体内Cd的含量。

本发明通过研究证实：虽然该菌具有一定的固氮作用，但本发明条件下，在无Cd污染的氮素营养充足的土壤中种植农作物时，本发明方法并不会明显提高作物产量；相反，在Cd污染条件下，通过本发明方法却能体现出极大的有益作用，降低作物Cd含量，并提高作物产量。因此，在Cd污染土壤中本菌剂基于分泌脱落酸，被认为可降低土壤Cd污染中蔬菜体内的Cd含量并有效改善作物的生长。