一种具有降镉和固氮作用的固氮-降镉微生物菌剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种具有降镉和固氮作用的固氮

【技术实现步骤摘要】
一种具有降镉和固氮作用的固氮
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降镉微生物菌剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及农用微生物技术与土壤修复
，尤其涉及一种具有降镉和固氮作用的固氮
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降镉微生物菌剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]镉是一种银白色的重金属，是一种人体非必需元素。镉的毒性较大，半衰期长。粮食与我们的生活密切相关，粮食作物的生产离不开土壤。土壤镉污染来源广泛，最终会通过实物链在人体内富集，给人造成各种危害。镉的危害并不取决于镉在土壤中的总量，而取决于镉的生物有效性，镉的生物有效性与镉各个形态的占比有关。土壤中的镉按照形态划分可以分为酸可提取态、可还原态、可氧化态、残渣态，镉的生物有效性依次降低。镉的生物有效性越低，越难以被植物吸收利用。
[0003]植株的生长会受到重金属镉的影响，在镉的胁迫下，植株的生长会受到抑制。N
‑
P
‑
K是植物生长所必须的营养元素，植物的生长离不开这些营养元素的调控。适宜的土壤养分一定程度上可以促进植株的生长。微生物的代谢会改变土壤的理化因子，可能导致土壤中某些离子的释放，增加土壤中的养分含量。此外微生物也可以通过自身的代谢作用，降低土壤中镉的生物有效性。以往的微生物研究单一地关注具有降镉功能的微生物类群或者关注具有改善土壤养分的微生物类群。将二者结合进行研究的报道较少。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种具有降镉和固氮作用的固氮
‑/>降镉微生物菌剂及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术的一种具有降镉和固氮作用的固氮
‑
降镉微生物菌剂的制备方法，包括如下步骤：
[0006]S1:微生物发酵液的制备：配置发酵培养液；
[0007]S2:微生物的扩大培养：将固氮
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降镉微生物菌剂添加到发酵培养液中；
[0008]S3:微生物菌剂的制备：待上述发酵液发酵培养18h后，将投入生物质材料进行混合，混合后，前8个小时，每隔2小时对菌剂进行搅拌，使得混合物内各组分状态均一，8小时后，待其自然稳定到24h，完成菌剂的制作；
[0009]其中，固氮
‑
降镉微生物菌剂的富集过程如下：称取新鲜土壤置于装有无菌水中振荡，静置后取上清液制得土壤菌悬液；使用固氮
‑
降镉培养基对土壤菌悬液进行富集，得到目的富集产物固氮
‑
降镉微生物菌剂。
[0010]进一步的，所述固氮
‑
降镉培养基成分如下，甘露醇10g/L；CaSO4[0011]0.20g/L；K2HPO
4 0.20g/L；CaCO
3 5g/L；MgSO
4 0.20g/L；NaMoO4·
2H2O 20ul/L；NaCl 0.02g/L；FeCl
3 20ul/L。
[0012]进一步的，所述配置发酵培养液为牛肉膏：3g、蛋白胨：10g、氯化钠：5g、pH：7.4
‑
7.6。
[0013]进一步的，发酵培养液中的总接种量为2％。
[0014]进一步的，生物质材料包括稻壳粉，生物质材料与混合的发酵培养液的固液比为1g:2
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10mL。
[0015]一种采用上述制备方法制备的固氮
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降镉微生物菌剂。
[0016]固氮
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降镉微生物菌剂的应用，用于降低土壤中有效态镉含量和提高土壤中的速效氮的含量。
[0017]本专利技术的固氮
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降镉微生物菌剂，能够降低土壤中有效态镉含量和提高土壤中的速效氮的含量，从而达到减少作物吸收镉的作用，而且也能够在一定程度上代替肥料的作用和化学钝化剂的作用，能够明显的提高土壤中的速效氮的含量，也带来了体系中其它养分的变化，可以速效钾与速效氮的变化趋势基本一致，速效磷在投加菌剂前期也有显著提高。
[0018]本专利菌剂制作方式简单，利用吸附方式将微生物固定化，省去了其它微生物固定化方式复杂的制作过程；本专利借助价廉易得的生物质材料作为载体，利用微生物修复土壤镉污染，与其它处理方式相比，投入成本小；本专利较其它化学处理方式相比，所选材料对环境的扰动性小，在降低土壤有效态镉的同时也降低了植物对镉的吸收，而且也能够在一定程度上代替肥料的作用，具有推广应用价值。
附图说明
[0019]图1为固氮微生物降镉功能曲线；
[0020]图2为制备的固氮
‑
降镉微生物菌剂的照片；
[0021]图3为土壤体系有效态镉变化图(图中a、b、c、d标准代表是否出现显著性差异)；
[0022]图4为土壤镉形态分析图(Cd(F1)
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酸可提取态镉Cd(F2)
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可还原态镉Cd(F3)
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可氧化态镉Cd(F4)
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残渣态镉，CK为空白组，DN为菌剂组)；
[0023]图5为土壤体系中养分的测定结果图(分别是易于植物吸收利用的速效氮、速效磷、速效钾)；
[0024]图6为植株体内镉含量与植株生长状况监测图(*代表显著性差异)；
[0025]图7为植株体内镉含量测定结果图(大田试验，P<0.01，**代表具有显著性差异)。
具体实施方式
[0026]以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。
[0027]固氮微生物群的富集
[0028]称取10g新鲜土壤置于装有90mL无菌水的三角锥形瓶中，150r/min振荡2h后，静置后取上清液制得土壤菌悬液。使用固氮培养基对土壤菌悬液进行富集，得到目的富集产物。菌群用甘油放置在
‑
80℃冰箱保存。富集培养基成分见表1。
[0029]表1固氮培养基成分
[0030][0031]固氮微生物群的降镉功能验证
[0032]配置牛肉膏蛋白胨培养基，一部分用于活化菌群，一部分用于降镉功能验证实验。降镉功能验证实验体系中，培养基中含有5mg/LCd
2+
。按照时间梯度(0、1、2、3、4、5、6、7)对样品进行取样。采用火焰原子分光光度计测定体系中的Cd
2+
。实验结果见图1，CK为空白组，N为菌剂组，实验数据表明，富集的固氮微生物群具有很好的降镉功能，在体系中，1d前后反应即可达到平衡，去除体系中镉的效率达到70％左右。
[0033]制备固氮微生物菌剂
[0034]配置牛肉膏蛋白胨培养基：分别称取牛肉膏3g、蛋白胨10g、氯化钠5g，用氢氧化钠溶液调节至7.4
‑
7.6。
[0035]将活化后的菌株进行隔夜扩大培养，待培养基体系中OD
600
达到1.0
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1.2，停止培养。在冷冻离机中(设置离心本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有降镉和固氮作用的固氮
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降镉微生物菌剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S1:微生物发酵液的制备：配置发酵培养液；S2:微生物的扩大培养：将固氮
‑
降镉微生物菌剂添加到发酵培养液中；S3:微生物菌剂的制备：待上述发酵液发酵培养18h后，将投入生物质材料进行混合，混合后，前8个小时，每隔2小时对菌剂进行搅拌，使得混合物内各组分状态均一，8小时后，待其自然稳定到24h，完成菌剂的制作；其中，固氮
‑
降镉微生物菌剂的富集过程如下：称取新鲜土壤置于装有无菌水中振荡，静置后取上清液制得土壤菌悬液；使用固氮
‑
降镉培养基对土壤菌悬液进行富集，得到目的富集产物固氮
‑
降镉微生物菌剂。2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述固氮
‑
降镉培养基成分如下，甘露醇10g/L；CaSO
4 0....

【专利技术属性】
技术研发人员：余岳，黄春雷，张艺博，李平，张嵩乐，卢新哲，孙瑞，何丽，黄显鑫，
申请(专利权)人：浙江省地质调查院，
类型：发明
国别省市：