一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂及修复方法技术

本发明专利技术涉及一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂及修复方法，首先在原位污染土壤中种植超积累植物，并在植物根际接种植物促生细菌，通过常规培养，浇水、保湿，利用植物促生菌的促生特性促进植物生长并强化植物高效萃取污染土壤重金属，充分发挥植物和微生物修复各自的优势，取长补短，可以起到改善单一植物修复中修复效率较低、植株生物量小、修复周期较长等缺点，从而提高植物修复效率，达到彻底修复土壤重金属污染的目的。

Bioremediation reagent and repair method for promoting hyperaccumulating plant growth and enhancing soil heavy metal extraction

The invention relates to a bioremediation reagent and repair method for promoting the growth of hyperaccumulative plants and intensification of extraction of heavy metals in soil. First, the superaccumulative plants are planted in the contaminated soil in situ, and the plant growth promoting bacteria are inoculated in the rhizosphere of the plant. It is irrigate and moisturize by routine cultivation, and promotes the growth promoting characteristics of the plant growth promoting bacteria. Plant growth and intensive extraction of heavy metals in soil by high efficiency extraction of plants, give full play to the advantages of plants and microbes to repair their own advantages and make up for short, can improve the shortcomings of low restoration efficiency, small plant biomass and long repair cycle in single plant restoration, thus improving the efficiency of phytoremediation and achieving a complete restoration of soil. The purpose of heavy metal pollution in the soil.

【技术实现步骤摘要】
一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂及修复方法
本专利技术属于农业和环境污染治理
，涉及一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂及促进超积累植物生长及其萃取复合污染土壤重金属的植物-微生物联合修复方法。
技术介绍
随着工农业生产的快速发展和城市化进程的不断加快，土壤重金属污染日益严重。我国农田重金属的主要污染源是污水灌溉、农药和肥料的施用、固体废弃物垃圾的堆积、矿山开采与冶炼等。重金属污染对农作物的生产、产量和品质均有较大的影响，尤其被作物吸收富集后，可以通过食物链危及人类的健康与生命安全。重金属污染已成为我国土壤质量下降的重要因素，已经成为最重要的农业生产问题，因此，修复重金属污染土壤己经成为环境学界和土壤学界研究的热点。在植物修复技术中，超积累植物因其对重金属离子有特殊的富集能力，是目前研究较多的修复植物，但是其多为野生型植物，种类稀少、区域性分布较强，而且生物量小、生长缓慢、地区适应性差，因此不适合大规模应用。由于植物对土壤重金属提取效率较低、修复时间长等问题，实际应用受到很大限制。而微生物修复即利用微生物将环境中的污染物降解或转化为其他无害物质的过程，微生物修复常应用于水或土壤的重金属修复。在土壤生态系统中，植物、微生物和土壤紧密联系，相互依存，相互作用，共同维持着生态系统的平衡和“健康发展”。仅凭植物修复或者微生物修复方式过于单一，效果不显著，在实际应用过程中受到诸多制约。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的不足，提供一种促进超积累植物生长及强化超积累植物萃取土壤重金属的细菌菌株。本专利技术的另一目的是提供一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂。本专利技术的又一目的是提供利用该生物修复试剂的促进超积累植物生长及其萃取复合污染土壤重金属的植物-微生物联合修复方法。本专利技术的目的可通过如下技术方案实现：一种促进超积累植物生长及强化超积累植物萃取土壤重金属的细菌菌株，分类命名为Arthrobactersp.PGP41，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年02月02日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018082。该植物根际细菌是从中国湖北省房县铅锌污染矿区植物根际土壤中分离得到，经鉴定为节杆菌属。主要生物学特性为观察到菌落在培养基上生长良好，单个菌落圆形，湿润，边缘整齐，白色，不透明，革兰氏阳性，无芽孢，无鞭毛。生物学实验中淀粉水解，VP实验，H2S产生实验，接触酶反应均呈阳性反应，但不能利用柠檬酸盐，脲酶活性及甲基红反应为阴性，综合鉴定菌株为节杆菌属。一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，所述的生物修复试剂含有节杆菌属菌株，所述的节杆菌属菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年02月02日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018082。该生物修复制剂为液体制剂，其中液体制剂中节杆菌属菌株有效活菌数为2亿个/毫升以上，优选7.3亿个/毫升以上。所述的液体制剂通过常规的液体发酵方法发酵所述的节杆菌属菌株制备得到。或者，该生物修复制剂为固体制剂，其中保藏号为CCTCCNO：M2018082的节杆菌属菌株的有效活菌数为3.329×1011个/g以上。通过冷冻干燥的方法，将所述的节杆菌属菌株发酵液配制成粉剂，即得到固体制剂。一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复方法，其特征在于，在原位污染土壤中种植超积累植物，并在超积累植物根际接种所述的促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，利用生物修复试剂促进植物生长并提高植物萃取污染土壤重金属的能力，大大提升植物对重金属的转移和吸收。超积累植物为龙葵和/或美洲商陆。龙葵种子用0.5％的次氯酸钠消毒20-30min，美洲商陆种子用浓硫酸破壁10-20分钟后，均匀撒在灭菌蛭石上，待种子露白后浇Hogland营养液，待长至四叶一心时，移苗至原位污染土壤中。重金属原位污染农田土壤从南京栖霞山铅锌矿区采集获得，其土壤为铅、锌、镉复合污染土壤，其中含量分别为Pb：919.46mg/Kg、Zn：2087.62mg/Kg、Cd:10.23mg/Kg。所述的生物修复试剂配制过程如下：将节杆菌PGP41菌株接入LB培养基活化18-20h，得到的菌液为菌株种子液，然后按接种量5-10％v/v接入含LB培养基的发酵罐液体培养24-36h，28-35℃，200-300rmp/min发酵培养后下罐，所得的发酵液为含节杆菌PGP41的生物修复制剂；将发酵液接种于植物根际，每千克土壤接种108个细菌/mL的发酵液30-50mL，分1-2次接种。相对于现有技术，本专利技术的有益效果为：通过本专利技术的生物修复试剂及方法进行修复处理后，地上部的株高与地下部的根长均呈明显的增加，且地上部与地下部的生物量均有明显的提高，表明PGP41能够促进超积累植物龙葵的生长；美洲商陆接菌以后也呈现了相同的趋势，而且植物促生作用更为明显，因此，菌株PGP41对龙葵和美洲商陆有明显的促生作用。两种植物在接菌后发现与对照相比对重金属铅、锌、镉的提取效果明显增强。但是单位质量的铅和锌的提取效果有下降趋势，表明接入菌株PGP41后提取铅和锌重金属效果增加，而两种超积累植物的促生作用强烈，所以会导致单位提取重金属效果减弱，但总提取量增加，表明菌株PGP41能够促进超积累植物龙葵和美洲商陆萃取复合污染土壤中的重金属，对重金属污染的修复有重大意义。同时土壤有效态的结果表明，接菌PGP41后龙葵根际土壤Zn、Pb、和Cd的有效态都有明显的提高，美洲商陆在接菌后土壤的Zn、Pb、和Cd有效态都有所下降，这是因为美洲商陆根际提取了更多的重金属，导致有效态有所下降，这些都表明菌株PGP41对超积累植物龙葵和美洲商陆有很强的促生作用，同时能强化超积累植物龙葵、美洲商陆萃取污染土壤重金属。总之，本专利技术使得植物与微生物共同作用，利用土壤一微生物植物的共存关系，充分发挥植物和微生物修复各自的优势，取长补短，可以起到克服植物修复周期长的缺点，从而提高植物修复效率，达到彻底修复土壤重金属污染的目的。此技术安全、绿色、廉价、环保。因此，选用植物-微生物联合应用于复合污染土壤治理领域，使这两种修复技术能够最大程度展现联合优势，在土壤重金属修复领域具有更大的修复潜力。附图说明图1为节杆菌PGP41在ADF固体培养基上生长情况示意图；本图为测定节杆菌PGP41是否具有ACC脱氨酶活性，如具有，则可以在以ACC做唯一氮源的固体培养基上生长。具体实施方式以下实施例所用的微生物细菌为节杆菌属实施例1节杆菌PGP41的筛选、鉴定及生物学特征(结果详见表1、表2、图1)1)土壤样品来源：湖北房县铅锌矿植物根际土壤。采集人：张周，联系电话：025-84396391，采集单位：南京农业大学。2)菌株筛选：取采集的植物根系土壤样品10g，放入含90mL无菌水的锥形瓶内，摇床中振荡20min，静置20-30s，制成菌悬液。无菌条件下取1mL菌悬液放入盛9mL无菌水试管中，混合均匀，依次用无菌水稀释制成10-2、10-3、10-4、10-5、10-6各种浓度稀释液。取0.1mL上述浓度的稀释液分别涂布于富集培养基上，每个浓度分别设置三个重复。30℃倒本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，其特征在于，所述的生物修复试剂含有节杆菌属菌株，所述的节杆菌属菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年02月02日，菌种保藏号为CCTCC NO：M2018082。

【技术特征摘要】
1.一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，其特征在于，所述的生物修复试剂含有节杆菌属菌株，所述的节杆菌属菌株保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年02月02日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018082。2.根据权利要求1所述的一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，其特征在于，该生物修复制剂为液体制剂，其中液体制剂中节杆菌属菌株有效活菌数为2亿个/毫升以上。3.根据权利要求2所述的一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，其特征在于，所述的液体制剂通过常规的液体发酵方法发酵所述的节杆菌属菌株制备得到。4.根据权利要求1所述的一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，其特征在于，该生物修复制剂为固体制剂，其中保藏号为CCTCCNO：M2018082的节杆菌属菌株的有效活菌数为3.329×1011个/g以上。5.根据权利要求4所述的一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，其特征在于，通过冷冻干燥的方法，将所述的节杆菌属菌株发酵液配制成粉剂，即得到固体制剂。6.一种促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复方法，其特征在于，在原位污染土壤中种植超积累植物，并在超积累植物根际接种权利要求1-5任意一项所述的促进超积累植物生长及强化萃取土壤重金属的生物修复试剂，利用生物修复试剂促进...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，许梦，陈亚华，沈振国，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32