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 本刊论文 |
| 复合菌剂对削减水稻镉吸收的生物技术的问题和策略 |
| 作者：唐八生，杨怀兆 时间：2016/09/16 点击：444 |
随着工业化和农业集约化经济的发展，我国耕地重金属污染状况越来越严重。20世纪90年代初，我国镉（Cd）污染耕地面积达1.3万hm2，涉及11个省市的25个地区。据湖南省重金属污染专项调查和近年来的农业环境质量监测结果表明，湖南省被污染的耕地面积已占全省耕地总面积的23.7%，还有27%左右的农田灌溉水和25%左右的农田大气污染，主要污染物为镉、铅等重金属。例如株洲市2006年1月，新马村发生震动全国的镉污染事件，有2人因不明原因死亡，150名村民经体检被判定为慢性轻度镉中毒；另有位于霞湾工业区边缘的新桥、霞湾和建设等村数千亩土地早在20世纪80年代前就被霞湾工业区排放的重金属废水污染。为削减水稻对镉的吸收累积，目前国内外对此已有大量研究和报道，而利用生物修复技术则大多出自微生物研究室的数据，直接应用于水稻的报道却很少。因此，研究采用多菌种高效组合，通过生物作用，改变重金属在土壤中的化学形态，使其固定或解毒，降低其移动性和生物可利用性，抑或通过生物吸收、代谢，达到对重金属的钝化、净化与固定[1-3]，削减水稻对重金属Cd+吸收的生物技术，具有重要的现实意义。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 合成材料。复合菌剂主要含有吸附固化、钝化、螯合Cd+的微生物组合菌体，均购自中国农业微生物菌种保藏管理中心。其中包括沼泽红假单胞菌[4]（Rhodop seudanonas pal-ustris）ACCC10649、ACCC00309、ACCC00311至少其中1种，有效活菌数≥40.0×108 cfu/g；蜡状芽孢杆菌[5]（Bacillus cereus）ACCC02803，有效活菌数≥10.0×108 cfu/g；啤酒酵母[6]（Sacch-aeomyces cerevisiae）ACCC21144 、ACCC21139 至少其中1种，有效活菌≥10.0×108 cfu/g。总有效活菌数≥60.0×108 cfu/g。营养成分：复合菌剂为氮、磷、钾以及锌和铁，并按照氮∶磷∶钾∶锌∶铁=1.3∶1.7∶2.0∶4.0∶1.0的重量比例混合均匀制得。酶活物质为蛋白粉和活性酶，并按照蛋白粉∶活性酶=200∶1的重量比例均匀混合制成。菌素载体为膨润土∶海泡石粉按1∶1的比例均匀混合而成。
1.1.2 混合孢子粉的制备。将沼泽红假单胞菌、蜡状芽孢杆菌和啤酒酵母的原始菌种在无菌条件下分别依次进行斜面培养、摇床培养、发酵罐培养后，将得到的发酵液经过浓缩干燥得到孢子粉，然后按照沼泽红假单胞菌∶蜡状芽孢杆菌∶啤酒酵母=4∶1∶1的重量比的孢子粉混合均匀。按照重量份计的15份混合孢子粉、15份营养成分、4份酶活物质、66份菌素载体混合搅拌均匀，制备得到复合菌剂。
1.1.3 供试土壤。装入盆中土壤分别采自湖南省衡阳市衡南县向阳镇沙泥塘村的潮泥田和安福村的黄泥田，试验前的检测结果见表1。
1.2 试验设计
采用盆栽试验，研究复合菌剂对不同稻田土重金属离子（Cd+）的生物修复效果。试验设2个处理，分别为：施用复合菌剂425 mg/盆（折合田间用量为30 kg/hm2）（A）；不施用复合菌剂作对照（CK）。
1.3 试验实施
试验使用27 cm×30 cm的白色塑料盆钵，装盆前土壤经风干5目过筛，每盆装土层厚约20 cm（11.5 kg），同时在每盆上施用45%复混肥（15∶15∶15）3 g/盆，水稻播种28 d后再使用同样复混肥10 g/盆，2次合计13 g/盆（折合田间用量为900 kg/hm2），试验期间各处理栽培管理措施与田间管理一致。
1.4 测定内容与方法
土壤中Cd+采用CaCl2浸提—原子吸收分光光度法（石墨炉）测定，水稻糙米和稻草中的镉是采用硝酸—高氯酸混合酸消解后原子吸收分光光度法（石墨炉）测定消解后的镉含量。
2 结果与分析
2.1 复合菌剂对水稻镉含量的影响
试验结果表明，施用复合菌剂对土壤中Cd+及水稻糙米和稻草中镉含量的影响显著（表2）。与CK相比，施用复合菌剂能显著降低土壤中Cd+含量。潮泥田施用复合菌剂后土壤Cd+含量比CK降低了0.096 mg/kg；黄泥田施用复合菌剂后土壤Cd+含量比CK降低了0.042 mg/kg。
2.2 复合菌剂影响水稻镉含量的途径
土壤中重金属Cd+为植物吸收利用的主要形态，其含量将明显影响植物的吸收累加。从表3可以看出，2种土壤施用复合菌剂均能显著降低水稻糙米和稻草中的镉含量，并且使糙米镉含量达到国家粮食卫生标准（GB2715-2005）。潮泥田施用复合菌剂后，水稻糙米和稻草中镉含量分别比CK降低了49.1%和50.6%；黄泥田施用复合菌剂后，水稻糙米和稻草镉含量分别比CK降低了42.4%和59.5%。
3 结论与讨论
试验结果表明，复合菌剂对重金属Cd+污染土壤具有明显的生物修复效果，适量施用可显著降低土壤中重金属离子镉（Cd+）含量、削减水稻累加吸收、减少或降低稻米中的镉含量。 |
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