镉污染土壤的木霉强化伴矿景天修复效应及机理初探

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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。
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