棘孢木霉菌-紫花苜蓿联合修复重金属污染土壤的方法技术

本发明专利技术公开了一种棘孢木霉菌‑紫花苜蓿联合修复重金属污染土壤的方法；通过棘孢木霉菌与紫花苜蓿协同吸附土壤中的重金属来修复被污染的土壤。将能在紫花苜蓿根际定殖的棘孢木霉菌GDSF1009，制备成颗粒剂，施用于紫花苜蓿根际。由于木霉菌颗粒剂能刺激苜宿根系，提高其吸附重金属能力，因此两者形成了高效吸附重金属的修复生物复合体。重金属在植株体内吸附效率达51％‑59％，土壤中重金属含量降低58％‑60％。同时通过对修复植物材料的清洁化，可将其循环再利用。该技术不仅可以有效降低土壤重金属含量，还能恢复土壤微生态，增加土壤有益微生物并提高土壤肥力，是一项经济有效且应用前景广阔微生物‑植物联合修复土壤新技术。

Remediation of Heavy Metal Contaminated Soil by Trichoderma Echinococcus and Alfalfa

【技术实现步骤摘要】
棘孢木霉菌-紫花苜蓿联合修复重金属污染土壤的方法
本专利技术属于土壤修复领域，具体涉及一种棘孢木霉菌与紫花苜蓿联合修复重金属污染土壤的方法。
技术介绍
工业污染、化肥和农药的过量使用导致土壤污染日益严重，已成为严重制约农业生产问题。为了实现农业可持续发展，治理被污染的土攘是修复及改善生态环境的重大课题。目前，常见的重金属污染土壤修复技术主要有三个方面：物理修复、化学修复和微生物修复、植物修复、微生物-植物联合修复。物理修复法就是采用一定的技术和手段，将污染物从土壤中分离出来使土壤恢复可利用价值的方法。一般的土壤修复物理修复法主要有以下几种：直接换土法、热化法修复、玻璃化修复方法、电极驱动修复法。物理修复成本高，可操作性差，难以对大面积的土壤实现修复。化学修复是指向污染土壤中添加钝化剂，使重金属由活性向稳定化形态转化，以降低重金属的迁移和生物可利用性。然而化学淋洗容易导致土壤酸化，破化土壤物理结构，导致土壤肥力的流失，而且化学修复还容易造成地下水等环境的二次污染。生物修复包括富集植物吸附重金属和微生物吸附重金属，主要是通过产生有机酸等螯合剂固化重金属。目前国际上多数是单一利用超富集植物，如香根草，蜈蚣草，鳞苔草，还有印度芥菜(Brassicajuncea)等。苜蓿是多年生、具有固氮功能的绿肥豆科植物，因此利用苜蓿作为修复性植物，除了具有吸附重金属作用，还具有涵养土壤的功能。植物富集的方法经济实用，并可改善生态环境，但单纯的植物富集对重金属污染土壤的修复难以达到很高效率。修复土壤的微生物主要是通过自身的代谢系统和亚细胞富集重金属，例如木霉菌可以通过嘌呤系统吸附重金属Cu，木霉菌液胞也能富集重金属(FuKehe等，2014)，同时木霉菌产生的有机酸也能固化或螯合重金属。不仅如此，木霉菌还有降解一系列的有机磷农药和减少土壤盐渍化等修复功能。研究表明：深绿木霉菌F6孢子悬浮液处理过的芥菜幼苗对Cd和Ni的吸附效率显著提高(LixiangCao等，2008)。因此微生物与富集植物联合使用可产生多种修复土壤综合效应。专利CN109174937A提出了以复合菌剂配合有机肥和菊花的联合修复系统，修复重金属污染的土壤。但该专利并没有提出处理富集了重金属的植物的可行方法，也无法将种植的植物作为绿肥还田以涵养土壤。本专利技术提供了后续处理富集重金属植物并将其作为绿肥还田的有效方法，不仅可以有效降低土壤重金属含量，还能恢复土壤微生态，增加土壤有益微生物并提高土壤肥力，是一项经济有效且应用前景广阔微生物-植物联合修复土壤新技术。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种棘孢木霉菌与紫花苜蓿联合修复重金属污染土壤的方法。该方法是通过一种棘孢木霉菌GDSF1009(《植物保护学报》,2015,42(6):1030-1035)保藏编号：CGMCC9512)的颗粒剂与苜蓿根系特异互作，提高苜蓿吸附重金属的效率，同时将吸附重金属的苜蓿秸秆经有机酸清洁化洗脱或固化，再经木霉菌产生的纤维素酶进行降解；制备成秸秆菌肥。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现的：本专利技术涉及一种修复重金属污染土壤的方法，采用棘孢木霉菌与苜蓿联合修复重金属污染土壤。本专利技术中，所述棘孢木霉菌为棘孢木霉菌GDSF1009；所述苜蓿为紫花苜蓿。作为本专利技术的一个实施方案，每亩重金属污染土壤苜蓿的播种量1.0-3.0kg，棘孢木霉菌颗粒剂的施用量为5-20kg。在该配合剂量下，棘孢木霉菌颗粒剂适应用于促进(紫花)苜蓿生长，提高(紫花)苜蓿吸附土壤重金属的能力。作为本专利技术的一个实施方案，所述棘孢木霉菌颗粒剂与有机肥混合后施用。所述有机肥的施用量为每亩50-150kg。本专利技术中，所述棘孢木霉菌颗粒剂是通过如下方法制备而得的：将棘孢木霉菌液体发酵液48-52wt％、玉米粉13.625-17.625wt％、硅藻土14.75-20.75wt％、麦麸13.625-17.625wt％、腐殖酸0.4-0.6wt％、柠檬酸0.4-0.6wt％搅拌均匀，挤压造粒，干燥即得。优选的，所述干燥是在47℃干燥1.5h。所述棘孢木霉菌液体发酵液是通过包含如下方法制备而得的：发酵培养基在121℃下灭菌30-60min，接入重量比例(与发酵培养基的重量比)0.5-2.0％棘孢木霉菌种子菌种，控制发酵温度为25-35℃，发酵时间5-10d，直到发酵液变成绿色即可。所述发酵培养基每221.5709kg含：玉米粉5-15kg、水200-220kg、磷酸二氢钾760-772g、硫酸镁80-120g、硫酸锰0.4-0.6g、硫酸锌0.3-0.5g、硝酸钠280-288g、硫酸铵210-230g、氯化钠180-220g。优选的，该发酵培养基制备时，先将无机盐磷酸二氢钾、硫酸镁、硫酸锰、硫酸锌、硝酸钠、硫酸铵、氯化钠成分溶入水中，再将玉米粉与水充分混合后制成发酵培养基。所述棘孢木霉菌种子菌种是通过如下方法制备而得的：棘孢木霉菌接种于PDA培养基培养得到活化的棘孢木霉菌种；在液体发酵菌种培养基接入活化的棘孢木霉菌种发酵获得所述木霉菌菌种。优选的，所述液体发酵菌种培养基成分：马铃薯200克葡萄糖20g水1L调pH值为6-8。优选的，所述培养具体为：将棘孢木霉菌GDFS1009接种于PDA培养基平板中，28℃培养箱中，倒置培养2-3d。优选的，所述发酵具体为：在250毫升三角瓶中，每瓶装100ml液体发酵菌种培养基，在121℃下灭菌30min，接入活化的棘孢木霉菌种，每瓶菌饼5个，摇床转速为180rpm，发酵温度28℃，发酵时间为3d，得到液体发酵种子菌，即所述棘孢木霉菌种子菌种。作为本专利技术的一个实施方案，本专利技术的方法还包括将修复重金属污染土壤后的苜蓿秸秆经过依次洗脱重金属处理、中性化处理后与木霉菌颗粒剂混合，堆制，覆膜，发酵制成秸秆菌肥的步骤。优选的，所述苜蓿秸秆为收割吸附重金属的苜蓿茎叶和和根部，切成的小段(优选长度为0.5-2cm)。优选的，所述洗脱重金属处理为采用0.1mol/L-0.5mol/L浓度的柠檬酸液处理所述苜蓿秸秆30-50小时。优选的，所述中性化处理为将洗脱重金属后的苜蓿秸秆用清水浸泡2-3次，每次1-2小时。优选的，中性化处理后的苜蓿秸秆与棘孢木霉菌颗粒剂的混合比为80-120：1w/w。优选的，所述棘孢木霉菌颗粒剂具有纤维素酶活性(CMC)酶活性为4.0U.g-1以上。优选的，所述堆制，覆膜，发酵具体为：在地表堆制8-12cm秸秆层，覆膜(具通气孔)，25℃-27℃下发酵20-30d。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)与单一植物的修复系统相比，不仅显著提高了植物吸附重金属的能力，增加土壤有益微生物，恢复土壤微生态系统；2)与已有的微生物-植物复合修复系统相比，提供了后续处理富集重金属植物并将其作为绿肥还田的有效方法，不仅能有效处理富集了重金属的植物，还能将其还田提高土壤肥力。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1为在浦东试验地种植5个月后，紫花苜蓿及油菜体内重金属平均含量示意图。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，采用棘孢木霉菌与苜蓿联合修复重金属污染土壤。

【技术特征摘要】
1.一种修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，采用棘孢木霉菌与苜蓿联合修复重金属污染土壤。2.根据权利要求1所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述棘孢木霉菌为棘孢木霉菌GDSF1009；所述苜蓿为紫花苜蓿。3.根据权利要求1或2所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，每亩重金属污染土壤苜蓿的播种量为1.0-3.0kg，棘孢木霉菌颗粒剂的施用量为5-20kg。4.根据权利要求3所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述棘孢木霉菌颗粒剂与有机肥混合后施用。5.根据权利要求4所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述有机肥的施用量为每亩50-150kg。6.根据权利要求3所述的修复重金属污染土壤的方法，其特征在于，所述棘孢木霉菌颗粒剂是通过如下方法制备而得的：将棘孢木霉菌液体发酵液48-52wt％、玉米粉13.625-17.625wt％、硅藻土14.75-20.75wt％、麦麸13.625-17.625wt％、腐殖酸0.4-0.6wt％、柠檬酸0.4-0.6wt％搅拌均匀，挤压造粒，干燥即得。7.根据权利要求6所述的修复重金属污染土壤的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆志翔，陈捷，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海,31