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微生物对矿质养分的释放以及对重金属镉的吸附,使其成为培肥地力和修复镉污染土壤的潜在技术之一。本论文从镉污染土壤中筛选出了一株具有高效溶解无机磷酸盐、产生长素、产铁载体、吸附重金属镉的多功能菌株B19。将此菌株作为养分释放剂和重金属吸附剂,对菌株B19溶解无机磷酸盐能力以及Cd2+的吸附特性与机理进行了初步研究,并将菌株B19与生物炭复合,制备复合微生物肥料,采用盆栽试验验证了其促生长和吸附镉的应用效果。论文取得的主要研究成果如下:(1)从镉污染土壤中通过溶解无机磷酸盐筛选、镉耐受实验以及生物学特性筛选出具有高效溶解无机磷酸盐、产生长素、产铁载体、吸附重金属镉的多功能菌株B19,通过生理生化特征和16S rDNA序列对比,菌株B19初步鉴定为蜡样芽孢杆菌(Bacillus Cereus)。(2)以菌株B19为研究对象,初步探讨了其对Cd2+的抗性和解磷机制。向无机磷酸盐培养基中添加Cd2+后,菌株B19除了对磷酸铝的溶解效果显著降低之外,对磷酸三钙和磷酸铁的溶解能力均无显著影响。此外,采用高温法和SDS法进行质粒消除试验,结果表明处理前后菌株的抗镉性能差异不大,即抗性稳定,同时质粒消除前后除了对磷酸铁的溶磷能力有显著影响外,菌株对磷酸三钙和磷酸铝的溶磷能力并无显著影响,结合质粒提取与检测试验仅发现对照组菌株质粒条带,高温法和SDS法处理后均无质粒条带。因此,初步判断该菌株B19对Cd2+的抗性基因以及解磷基因可能位于染色体上。(3)研究了菌株B19对Cd2+的吸附特性。首先,研究了初始吸附浓度、吸附时间和pH的影响;其次,采用Langmuir、Freundlich两种吸附平衡模型对菌株吸附过程进行模拟发现两种模型均较好的拟合B19对Cd2+的吸附,表明B19对Cd2+吸附除了表面吸附外,胞内积累也参与了菌株B19对Cd2+的吸附。再次,准一级动力学和准二级动力学方程的R2值均大于0.99,表明菌株B19对Cd2+的吸附是一个物理和化学反应共同作用的结果。之后,通过Zeta电位、SEM-EDS、FTIR等,探究了菌株B19吸附Cd2+的机理主要是:菌株B19表面拥有较多的吸附位点和负电荷量。最后,通过胞外吸附和胞内积累试验,推测菌株B19在不同镉浓度下的吸附机制,当Cd2+浓度较低(≤10mg·L-1)时,吸附过程以胞内积累为主;当Cd2+浓度较高(>10mg·L-1)时,吸附过程以胞外吸附为主。(4)探讨了菌株与生物炭固定化技术应用。生物炭(NF300)的表征以及NF300对菌株B19的吸附效果实验结果表明NF300对B19来说是一种优良载体,可以为微生物的生长繁殖提供养分和栖息场所。固定化微生物与菌株B19相比,能够显著促进无机磷酸盐的溶解能力,且固定化微生物对Cd2+的吸附量与生物炭相比并未降低。(5)利用固定化菌株B19制备复合微生物肥料,盆栽试验研究发现复合微生物肥料能够增加土壤速效态养分含量,且能够降低土壤镉生物有效性,降低植物镉积累风险。此外,复合微生物肥料显著增加植物NPK含量和生物量。