[发明专利]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

说明书

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。

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