[发明专利]氮肥-菌剂协同强化重金属污染土壤植物修复效率的方法

说明书

本发明公开了一种氮肥‑菌剂协同强化重金属污染土壤植物修复效率的方法，包括：将印度芥菜种植于配施了硝态氮基肥的Cd、Zn和Pb复合重金属污染土壤中，在印度芥菜生长过程中，向所述Cd、Zn和Pb复合重金属污染土壤中接种菊微小杆菌(Exiguobacterium indicum)菌液。本发明通过硝态氮肥协同菊微小杆菌可钝化植物抗副球菌素蛋白的表达，大幅度提高印度芥菜对Cd、Zn和Pb的提取效率，该技术有望为植物修复复合重金属污染土壤研究提供新的方法。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及一种菊微小杆菌(Exiguobacteriumindicum)协同硝态氮肥钝化超积累植物印度芥菜抗副球菌素蛋白强化复合重金属污染土壤植物修复效率的方法。

背景技术

近年来，土壤重金属污染问题日益突出，严重威胁到生态系统安全与人类健康，极大制约了资源和经济可持续发展。有数据显示土壤重金属镉(Cd)、铅(Pb)和锌(Zn)点位超标率分别为7.0％、1.5％和0.9％。

传统的土壤修复方法常存在破坏土壤肥力、经济效益差及易引起二次污染等不足，如何经济有效地修复重金属污染土壤仍是当今环境保护的技术难题。

植物修复作为一种新兴的土壤修复技术，具有成本低、无二次污染等特点，是目前土壤修复重金属污染领域的研究热点。然而，其应用却受到超积累植物普遍生物量低和生长周期长等因素的制约。强化植物修复效率是推动污染土壤植物修复行业发展的关键。

近年来微生物联合植物修复作为一种强化植物修复技术，充分发挥植物与微生物修复技术的优势，已逐渐成为人类研究重点。如土壤根际微生物分泌的酒石酸可通过与Cd形成可溶性Cd-酒石酸复合物的形式高效促进Cd的溶解，土壤中Cd²⁺的有效态含量的增加使东南景天根和地上部Cd积累量分别提高75％和35％(Tao等，Journal of hazardousmaterials,2020,383:121177)；在种植芒草的复合重金属土壤中接种假单胞菌AGB-1(Pseudomonas koreensis AGB-1)可释放质子和有机酸，从而显著降低土壤pH，使得土壤中有效态As、Cd、Cu、Pb和Zn都增加3倍以上，芒草对上述几种重金属的积累有不同程度的增加(Babu等，Journal of Environmental Management,2015,151:160-166)；接种产表面活性剂的伯克霍尔德氏菌Z-90(Burkholderia sp.Z-90)，5d后其对土壤中Zn、Pb、Cd、Cu和As的去除效率分别达44.0％、32.5％、37.7％、24.1％和31.6％(Yang等，Journal of HazardousMaterials,2016:145-152)；芽孢杆菌属MN3-4(Bacillus sp.MN3-4)能通过产生胞外聚合物(EPS)将Pb²⁺隔离在植物细胞外或外聚物直接吸收Pb²⁺的方式限制Pb²⁺进入植物细胞以减少或消除Pb²⁺对植物的毒性，使印度芥菜根长增加了161.02％，芥菜对Pb的吸收率提高了5倍以上(Shin等，Journal of Hazardous Materials,2012,199:314-320)；嗜麦芽寡养单胞菌属(Stenotrophomonas sp)则能将有毒的Se(IV)还原为Se(0)，有效降低金属的毒性，从而影响植物对重金属的吸收(Di等，Environment International,2005,31(2):233-241)。

值得注意的是，上述微生物-植物联合修复技术研究中所采用的菌剂大多是通过分泌有机酸、氨基酸或生物表面活性剂等方式增加土壤中重金属的生物有效性，或是通过与金属发生络合反应、氧化还原反应等方式提高植物的修复效率。上述菌剂如假单胞菌AGB-1、伯克霍尔德氏菌Z-90(Burkholderia sp.Z-90)、芽孢杆菌属MN3-4及嗜麦芽寡养单胞菌属等虽然可以有效促进植物修复效率，但是也存在土壤酸化等土壤生理生化破坏等问题。

以不改变土壤性质为前提，强化植物根系自身吸收重金属的方法具有更好的应用潜力。