镉污染土壤的木霉强化伴矿景天修复效应及机理初探

论文摘要

目前,在镉（Cd）污染土壤的治理方法中,超积累植物提取土壤中Cd是最具良好生态效应的土壤修复方法。但是,由于超积累植物普遍存在生长缓慢、甚至有些植物生物量小,限制了其修复效果。为进一步提高植物修复效率,采用微生物与植物联合修复的手段,提高超积累植物对Cd污染土壤的修复效率成为Cd污染土壤生物修复发展的新趋势。本研究以从重金属污染土壤中筛选得到的木霉菌株——里氏木霉（Trichoderma reesei FS10-C）为主要研究对象,了解其在Cd胁迫下的生物学特性,并将其制剂施加于Cd污染土壤中,研究其对Cd超积累植物——伴矿景天修复效率的影响,并初步探讨其强化植物修复的机理。研究表明：里氏木霉FS10-C对Cd有很强的耐性,在液体培养条件下Cd对该木霉菌株的EC50为32mg/kgo电镜结果显示随Cd胁迫的增加,菌丝发生皱缩、断裂,但在Cd胁迫10mg/L下,菌丝形态与对照差异不大。此外,Cd胁迫下,里氏木霉FS10-C不能产生黄色色素。同时,木霉产孢也受到一定程度的影响。在不同Cd2+胁迫下,里氏木霉FS10-C对Cd2+的积累率与菌体干重呈正相关（相关系数r=0.9072,p<0.05）。Cd2+在菌体表面富集的同时引起了P、S等元素的增加,可能是菌体减缓Cd胁迫造成损伤的结果。此外,里氏木霉FS10-C在液体培养条件下,能溶解难溶态CdCO3。随着Cd胁迫的增大活化态Cd含量也逐渐增大,而活化率则呈相反的趋势,在Cd胁迫为5mg/L时,活化率最高达到65.8%。Cd模拟污染的土壤中,不同Cd处理下,加入里氏木霉FS10-C发酵液使伴矿景天干重比对照组增加了17.1%-42.5%,并显著提高伴矿景天地上部Cd的积累：在15mg/kg Cd处理下,里氏木霉FS10-C处理组植物地上部Cd积累量高于对照组46.2%；且增加了修复后土壤微生物生物量碳,改善了土壤微生态环境；在15mg/kg Cd处理下,加入里氏木霉FS10-C发酵液还能提高伴矿景天对磷的吸收。但对于土壤中NH4OAc提取态Cd含量影响不显著,说明里氏木霉FS10-C能提高伴矿景天对Cd的抗性,改善土壤微生态环境,增加植物对磷的吸收及地上部生物量,从而提高其修复效率。可见,里氏木霉FS10-C具有强化伴矿景天修复Cd污染土壤的应用潜力。里氏木霉FS10-C固体制剂通过撒施方式加入复合污染土壤中,不仅能显著促进伴矿景天的生长,还能提高地上部Cd浓度,显著增加了植物地上部对Cd的提取,木霉制剂处理下植物地上部提取效率达到37.6%,比对照高150.7%,木霉制剂还能提高土壤中速效磷含量,修复后土壤中速效磷含量是对照的4.4倍,同时木霉制剂还能增加土壤微生物生物量碳,提高土壤微生物活性,改善了土壤微生态环境。可见,里氏木霉FS10-C制剂可用于强化伴矿景天修复Cd污染土壤,其制备及施加方式可推广到实际土壤修复中。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1 土壤重金属污染现状及其危害
• 1.1 土壤重金属污染的来源
• 1.2 土壤重金属污染的危害
• 1.3 土壤重金属污染的现状
• 2 土壤重金属污染的植物修复技术
• 2.1 土壤重金属污染修复技术
• 2.2 植物修复技术概况
• 2.3 重金属植物修复的类型
• 2.4 超积累植物修复
• 3 植物修复技术的强化措施
• 3.1 基因工程技术
• 3.2 化学强化技术
• 3.3 农艺学强化技术
• 3.4 微生物强化技术
• 4 研究目的及意义
• 5 技术路线
• 第二章 木霉对镉的耐性及在镉胁迫下的特性研究
• 1 材料
• 1.1 菌株
• 1.2 培养基
• 1.3 试剂
• 2 方法
• 2.1 里氏木霉FS10-C对Cd的耐性
• 2.2 扫描电镜观察Cd对里氏木霉FS10-C生长的影响及EDX能谱分析
• 2.3 里氏木霉FS10-C对Cd的吸附
• 3的溶解能力测定'>2.4 木霉对CdCO₃的溶解能力测定
• 3 结果与分析
• 3.1 里氏木霉FS10-C对Cd的耐性
• 3.2 Cd对里氏木霉FS10-C生长的影响——扫描电镜观察及EDX能谱分析结果
• 3.3 里氏木霉FS10-C对Cd的吸附
• 3的溶解能力'>3.4 里氏木霉FS10-C对CdCO₃的溶解能力
• 4 讨论
• 5 结论
• 第三章 木霉发酵液对伴矿景天修复镉污染土壤的影响
• 1 材料
• 1.1 供试土壤
• 1.2 供试植物
• 1.3 供试菌种
• 1.4 培养基
• 2 方法
• 2.1 试验设计与实施
• 2.2 测定项目及方法
• 2.3 数据统计分析
• 3 结果与分析
• 3.1 里氏木霉FS10-C对伴矿景天生物量的影响
• 3.2 里氏木霉FS10-C对伴矿景天地上部镉含量的影响
• 3.3 里氏木霉FS10-C对伴矿景天修复后土壤镉总量及有效态的影响
• 3.4 里氏木霉FS10-C对伴矿景天修复后土壤微生物生物量碳的影响
• 3.5 里氏木霉FS10-C对植物及土壤中磷含量的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 第四章 木霉固体制剂对伴矿景天修复镉污染土壤的影响
• 1 材料
• 1.1 供试菌株
• 1.2 供试土壤
• 1.3 供试植物
• 1.4 培养基
• 1.5 微生物制剂载体
• 2 方法
• 2.1 试验设计与实施
• 2.2 测定项目及方法
• 2.3 数据整理与统计
• 3 结果与分析
• 3.1 里氏木霉FS10-C制剂对伴矿景天生长的影响
• 3.2 里氏木霉FS10-C制剂对伴矿景天地上部镉含量的影响
• 3.3 里氏木霉FS10-C制剂对土壤pH及镉含量的影响
• 3.4 里氏木霉FS10-C制剂对伴矿景天修复后土壤微生物生物量碳的影响
• 3.5 里氏木霉固体制剂对土壤速效磷及植物中磷含量的影响
• 4 讨论
• 5 结论
• 第五章 总结与展望
• 1 总结
• 2 创新点
• 3 问题与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文
• 致谢