绿色活化剂的微生物激活效应对土壤镉砷的活化效能研究

来源 :山西大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:szf_2009
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添加低分子有机酸、螯合剂、接种微生物等多种方式可强化植物萃取,从而降低土壤重金属存量。但目前缺乏活化剂土培模式对土壤重金属有效态的影响研究以及活化剂在不同施加方式下对植物-土壤体系重金属迁移转化的影响。本研究选用草酸(OA)、酒石酸(TA)、苹果酸(MA)、亚氨基二琥珀酸(IDS)、聚天冬氨酸(PASP)5种绿色活化剂,通过土培试验发现活化剂覆膜土培模式可促进土壤As活化并可分离出枯草芽孢杆菌、绿色木霉菌。通过室内、田间土培试验探究了5种活化剂、2种菌株对土壤As、Cd有效态影响的差异。通过高通量测序明确了不同活化剂培养土壤微生物多样性的差异,利用室内盆栽试验探讨PASP、TA以及2种菌株对小白菜-萝卜间作模式下As、Cd迁移转化的影响。本研究的主要结论如下:(1)5种活化剂覆膜培养3个月,可激活土著微生物活性,显著增加土壤EDTA-2Na-As含量,分别为CK的3.4(OA)、3.2(TA)、2.9(MA)、3.7(IDS)、5.6(PASP)倍,OA、TA、MA、IDS可显著降低EDTA-2Na-Cd含量,为CK的0.7、0.6、0.6、0.7倍。可分别从TA、PASP土培土表混合群落中分离到活化菌株B1、A11,经鉴定为绿色木霉菌(B1,Trichoderma virens)、枯草芽孢杆菌(A11,Bacillus subtilis)。(2)不施加活化剂只接种菌株时,覆膜振荡培养8 d(固:液=1:4),B1可使土壤EDTA-2Na-As含量显著增加0.2倍,A11可显著增加0.5(As)、0.2(Cd)倍。覆膜土培30 d(固:液=3.5:1),A11、B1及A11-B1对土壤中EDTA-2Na提取态As、Cd含量无显著影响。盆栽试验,A11、B1可增加非根际土壤、小白菜及萝卜根际土壤EDTA-2Na-Cd含量,B1使萝卜根际土壤EDTA-2Na-As含量显著降低了12.86%,使萝卜地上部分As含量显著增加了70.00%、地下部分显著降低了20.83%。(3)5种活化剂中,OA、IDS在室内、田间覆膜土培均可显著活化As。OA、TA、MA、IDS、PASP室内土培30 d,土壤EDTA-2Na-Cd含量均显著下降,分别为CK的0.64、0.58、0.64、0.57、0.49倍。田间覆膜土培4个月,MA处理使土壤DTPA-Cd含量显著增加了35.82%,IDS处理中显著降低了40.96%,IDS-OA、PASP-TA两处理可分别使土壤DTPA-Cd含量增加55.08%、31.07%。(4)施加绿色活化剂土培18个月,可降低微生物群落的物种丰富度、多样性及均匀度,且在各活化处理组呈现两种聚集分布(即有机酸聚集分布和螯合剂聚集分布)。施加活化剂可改变原始群落的优势菌群分布,有机酸处理使变形菌门占比更为优势(OA>MA>TA),这主要是由于Bosea、Marinibacterium、Sphingomonas等隶属变形菌门的菌属相对丰度的提高。而IDS、PASP处理则会降低变形菌门的相对丰度但可使厚壁菌门成为优势菌门,主要由于Oceanobacillus、Salsuginibacillus、Virgibacillus这些可产生孢子菌属的提高。除PASP处理外,其余处理均会降低放线菌门占比。门水平上的真菌种群丰富度较低且群落组成较为单一,施加活化剂会进一步提高子囊菌门的相对占比,平均达到98.12%,相对的被孢霉门、担子菌门、油壶菌门等则在处理组中处于劣势。施加活化剂可形成以重金属耐性菌为主要菌属的群落结构,可增强微生物群落结构的重金属环境的适应能力。(5)小白菜、萝卜间作相较于单作,可显著促进萝卜叶片叶绿素合成,促进两种植物对As、Cd的吸收、富集。PASP、TA均可显著增加小白菜及萝卜非根际土壤、根际土EDTA-2Na-As/Cd含量,PASP对3种土壤中CaCl2-Cd含量也呈显著增加KPBL(A11-PASP)、GTBL(BI-TA)可分别使间作条件下萝卜根际土壤EDTA-2Na-As含量显著降低了18.23%、15.43%,GTBL可使小白菜根际土壤EDTA-2Na-As/Cd含量分别显著下降了26.78%、10.86%。两处理均可使小白菜地上部分Cd含量显著增加了0.3、0.2倍,使萝卜地上部分As含量显著增加了3、1.1倍,Cd含量显著增加了0.6、0.4倍。在植物生长、生理指标、转运系数、富集系数等方面,施加活化剂并接种菌剂处理效果好于只施加活化剂或只接种菌株处理,而这一协同作用在重金属有效态含量、总量变化中无显著作用。
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