一种降低种植在镉污染土壤中的蔬菜体内镉含量的方法技术

本发明专利技术公开了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。本发明专利技术能有效减缓土壤Cd对作物的毒害，提高蔬菜产量，并且降低作物体内Cd的含量，阻控Cd随农作物进入食物链危害人类健康。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及重金属污染土壤处理
，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。
技术介绍
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、较高的生物迀移性和利用性，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CcL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CcL如白红娟等（球形红细 菌转化去除重金属锦及其机理研究.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。
技术实现思路
本专利技术提供，处理方法简 单，处理效果好且成本低。 -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-L Omg/kg ;城郊农田中Cd 含量在l-5mg/kg比较常见。本专利技术的锦污染土壤中Cd含量为lmg/kg~5mg/kg。 本专利技术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，本专利技术在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。 本专利技术通过研究证实：虽然该菌具有一定的固氮作用，但本专利技术条件下，在无 Cd 污染的氮素营养充足的土壤中种植农作物时，本专利技术方法并不会明显提高作物产量；相反， 在Cd污染条件下，通过本专利技术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。 本专利技术研究发现在镉污染土壤的表层平铺一层特殊的基质，基质会进一步促进喷 施在蔬菜根部的菌剂产生脱落酸，对菌剂基于产生脱落酸以降低蔬菜体内镉含量的效果具 有协同促进作用，镉污染土壤表层铺设基质后，经过菌液处理后的蔬菜体内镉含量得到进 一步降低。 优选地，所述基质按质量比组成为：腐殖质土：蛭石：珍珠岩：锯末土 ：鸡粪：草木 灰=5. 5~6. 5:2. 5~3. 5:0. 5~L 5:1. 5~2. 5:3. 5~4. 5:1 ;最优选为：腐殖质土：蛭 石：珍珠岩：锯末土 ：鸡奠：草木灰=6:3:1:2:4:1。 腐殖质土、蛭石、珍珠岩、锯末土、鸡粪及草木灰均为本领域常规原料。鸡粪和草木 灰经过充分腐熟后效果更好，即本专利技术优选所用为充分腐熟后的鸡粪及草木灰。由于小白 菜适宜在土层深厚、保水、排水良好，土壤肥沃、松软，有机质含量高的土壤中生存，土壤的 酸碱度（pH值）在6. 5-7.0之间最好。因此，若过酸，可用石灰调整；若过碱，可用稀盐酸中 和。土质过于疏松的，可增加鸡粪；土质过于黏重或有机质含量极低（不足1.5%)时，应 掺入锯末土等。 优选地，所述基质在蔬菜根系9-12cm范围内的镉污染土壤上平铺，其厚度为 1. 5~5. 5cm。最优选为3cm。此厚度既适合实际操作又能使菌剂在基质中最大量的产生脱 落酸。 优选地，每颗蔬菜每次的菌液喷施量为4~6mL，菌液中细胞浓度约为5X IO7~ lX10sCFU/ml，每周喷施1~2次，共喷施4-6次。 巴西固氮螺菌可购自于中国普通微生物菌种保藏管理中心菌种库，保藏号为 CGMCC I.10379〇 菌剂的培养与处理方法：①将购买到的菌种按常规的牛肉膏蛋白胨培养基配方 (牛肉膏5g、蛋白胨10g、氯化钠5g、葡萄糖5g，蒸馏水定容至1L，调节ρΗ7. 0,121°C灭菌 20min)活化摇菌一周（活化摇菌的工艺条件为将接种后的菌种瓶放置于震荡箱内摇菌，速 度为150-200转/分，温度为30°C );②取菌液lOOOmL，4000r/min离心10min，弃上清液，将 菌体悬浮于磷酸缓冲液中，离心。如此洗涤两次，加蒸馏水摇匀后细胞浓度约为IX IO8CFU/ ml 〇 优选地，所述蔬菜为小白菜、菠菜、萝卜、生菜和芹菜中的至少一种。 本专利技术具有如下有益效果： 1)、当使用本方法时，可使Cd污染农田的蔬菜作物的产量增加47-150%，提高生 产经济效益。 2)、当使用本方法时，可使Cd污染农田的蔬菜作物体内Cd含量降低36-55%，从而 提高农产品的安全性，有益于人类健康。 3)、当使用本方法时，可使Cd污染农本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种降低种植在镉污染土壤中的蔬菜体内镉含量的方法，其特征在于，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中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张然然，张鹏，胡浩源，都韶婷，
申请(专利权)人：浙江工商大学，
类型：发明
国别省市：浙江;33