一种促进植物生长发育及强化积累污染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植物生长发育及强化积累污染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，利用促生菌的促生特性促进植物生长以及产有机酸特性活化污染土壤中重金属从而强化植物高效积累污染土壤重金属，同时充分发挥植物‑微生物‑土壤三者相辅相成的互作关系，充分发挥植物和微生物修复技术的优势，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，达到彻底修复土壤重金属污染的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种促进植物生长发育及强化积累污染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发育及强化积累土壤重金属的生物修复试剂及促进超积累植物生长及其积累复合污染土壤重金属的微生物辅助植物的修复方法。
技术介绍
随着工农业生产的快速发展，生产力水平快速提高，产生了大量有毒有害的化学物质，导致环境污染日趋加重。重金属土壤污染问题尤为凸显。重金属污染具有隐蔽性、普遍性和不可降解等特点，目前重金属污染被认为是我国土壤质量下降的主要因素，重金属污染土壤的环境污染问题已迫在眉睫。重金属污染对农作物的生产、产量和品质都会产生严重毒害，农作物受到重金属危害后，植株矮小生长发育缓慢，作物生产力下降。水稻受害后叶鞘和叶片黄化，并在籽粒中大量积累重金属。沿着食物链逐级富集，危及人体健康。在我国有65％的人口主食以稻米为主，因此修复重金属污染土壤己经成为当前环境最严峻的问题。植物修复技术在生物修复技术中作为一种修复有毒重金属污染的绿色环保技术，应用最为广泛。但当植物中积累的重金属浓度过高会使植物组织产生不可逆转的伤害，导致植物生长能力下降，甚至会导致死亡。因此若想提高植物修复能力，当务之急为提高植物的生长能力和对重金属的积累能力。通过不断地研究实践，发现以植物修复为主微生物修复为辅，将两种方式结合能够改善自身方法的不足之处，发挥自身优势提高植物对重金属的转移和吸收能力。
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发育及强化超积累植物积累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植物生长及强化积累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植物生长发育及其积累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：一种促进植物生长及强化超积累植物积累土壤重金属的细菌菌株，分类命名为BacillusaryabhattaiPGP5，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年10月19日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018695。该植物根际细菌是从中国湖北房县铅锌污染矿区植物根际土壤中分离得到，经鉴定为芽孢杆菌属。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，干燥，边缘整齐，白色，不透明，革兰氏阳性，有芽孢，无鞭毛。生物学实验中甲基红反应，淀粉水解，明胶水解，脲酶活性，H2S产生实验，接触酶反应均呈阳性反应，且能够利用柠檬酸盐，但VP实验为阴性，综合鉴定菌株为芽孢杆菌属。一种促进植物生长发育及强化积累土壤重金属的生物修复试剂，所述的生物修复试剂含有芽孢杆菌属菌株，所述的芽孢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10月19日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018695。该生物修复制剂为液体制剂，其中液体制剂中芽孢杆菌属菌株有效活菌数为2亿个/mL以上，优选为8.58亿个/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芽孢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：M2018695的芽孢杆菌属菌株的有效活菌数为2亿个/g以上，优选为8.58亿个/g以上。通过冷冻干燥的方法，将所述的芽孢杆菌属菌株发酵液配制成粉剂，即得到固体制剂。一种促进植物生长发育及强化积累土壤重金属的生物修复方法，具体步骤为：在原位污染土壤中种植植物，并在植物根际接种所述的促进植物生长及强化积累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发育并产生有机酸，提高植物积累污染土壤重金属的能力，大d大提升植物对重金属的转移和吸收。植物为龙葵和/或土荆芥。龙葵和/或土荆芥种子用0.5％的次氯酸钠消毒20-30min，均匀撒在灭菌蛭石上，待种子露白后浇Hoagland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，其中土壤中重金属含量分别为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：将芽孢杆菌PGP5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，所得的发酵液为含芽孢杆菌PGP5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PGP5能够促进超积累植物龙葵的生长；土荆芥接菌以后也呈现了相同的趋势，因此，菌株PGP5对龙葵和土荆芥有明显的促生作用。两种植物在接菌后发现与对照相比对重金属铅、锌、镉的提取效果和单位提取量明显增强，但是单位质量的铅和锌的提取效果不显著，表明接入菌株PGP5后提取铅和锌重金属效果增加，且对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不显著，但总提取量增加，表明菌株PGP5能够促进超积累植物龙葵和土荆芥积累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PGP5后龙葵根际土壤Zn、Pb、和Cd的有效态都有明显的提高，土荆芥在接菌后土壤的Zn、Pb、和Cd有效态都也有所增加，这是因为土荆芥根际提取了更多的重金属，这些都表明菌株PGP5对超积累植物龙葵和土荆芥有很强的促生作用，同时能强化超积累植物龙葵、土荆芥积累污染土壤重金属。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为芽孢杆菌PGP5在低氮固体培养基上生长情况示意图；本图为测定芽孢杆菌PGP5是否具有固氮特性，如具有，则可以在低氮固体培养基上生长良好；芽孢杆菌属菌株PGP5，分类命名为BacillusaryabhattaiPGP5，保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年10月19日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018695，保藏地址：中国.武汉.武汉大学。具体实施方式以下实施例所用的微生物细菌为芽孢杆菌属。实施例1芽孢杆菌PGP5的筛选、鉴定及生物学特征(结果详见表1、表2、表3、图1)1)土壤样品来源湖北房县铅锌矿植物根际土壤(海拔：1117米，经度：107°33′56″W，纬度：33°34′7″N)。采集人：张周，联系电话：025-84396391，采集单位：南京农业大学。采集时间：2016年7月16日。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，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进植物生长及强化超积累植物积累土壤重金属的细菌菌株，其特征在于，分类命名为Bacillus aryabhattai PGP5，芽孢杆菌属菌株PGP5保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年10月19日，菌种保藏号为CCTCC NO：M2018695。

【技术特征摘要】
1.一种促进植物生长及强化超积累植物积累土壤重金属的细菌菌株，其特征在于，分类命名为BacillusaryabhattaiPGP5，芽孢杆菌属菌株PGP5保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年10月19日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018695。2.一种促进植物生长发育及强化积累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芽孢杆菌属菌株，所述的芽孢杆菌属菌株PGP5保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏日期为2018年10月19日，菌种保藏号为CCTCCNO：M2018695。3.根据权利要求1所述的一种促进植物生长发育及强化积累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，其中液体制剂中芽孢杆菌属菌株有效活菌数为8.58亿个/毫升以上。4.根据权利要求1所述的一种促进植物生长发育及强化积累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：M2018695的芽孢杆菌属菌株的有效活菌数为8.58亿个/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发育及强化积累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，将所述的芽孢杆菌属菌株发酵液配制成固体粉剂，即得到固体制剂。6.一种促进植物生长发育及强化积累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植物，并在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发...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晨，赵启明，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