【摘 要】
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植物修复技术是一项新兴技术,其利用超富集植物提取污染环境中重金属,可在不影响土壤肥力和生物多样性的情况下进行污染土壤的复垦,由于其具有成本效益,环境友好等特点被认为是修复受污染土壤的可持续方式。然而,植物修复过程中存在生物量小,过程耗时且对重金属敏感性局限等缺点。通过微生物辅助植物修复,可以加速植物的生长,达到提高植物吸收土壤中重金属含量的效果。现有研究主要集中在促生根际微生物、真菌上,对于乳酸菌
【基金项目】
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陕西省农业农村厅“污染农田土壤的修复技术与集成示范”基金（编号:NYKJ-2019-YL65）；
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植物修复技术是一项新兴技术,其利用超富集植物提取污染环境中重金属,可在不影响土壤肥力和生物多样性的情况下进行污染土壤的复垦,由于其具有成本效益,环境友好等特点被认为是修复受污染土壤的可持续方式。然而,植物修复过程中存在生物量小,过程耗时且对重金属敏感性局限等缺点。通过微生物辅助植物修复,可以加速植物的生长,达到提高植物吸收土壤中重金属含量的效果。现有研究主要集中在促生根际微生物、真菌上,对于乳酸菌在重金属土壤污染植物修复的研究甚少。本文应用三种乳酸菌:鼠李糖乳杆菌、植物乳杆菌和嗜酸乳杆菌,研究了其对重金属Cd、Zn耐受性、去除能力;并在此基础上,利用土壤培养试验研究了乳酸菌对土壤物理化学性质、重金属形态的影响;最后采用盆栽试验,探讨了乳酸菌对包心芥菜的生理生化指标、抗氧化机制、镉锌积累能力和对土壤形态的影响。目的是研究乳酸菌强化植物修复镉锌复合污染土壤的能力。主要研究如下:（1）植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌对Cd、Zn有较强耐受性。植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌对Cd最低抑制浓度分别为1200 mg·L-1、1200 mg·L-1和800mg·L-1,对Zn的最低抑制浓度分别为2000 mg·L-1、1200 mg·L-1、1600 mg·L-1。植物乳杆菌、嗜酸乳杆菌、鼠李糖乳杆菌对Cd、Zn的去除能力随着浓度的升高逐渐下降。对Cd去除效果最强的是鼠李糖乳杆菌,Cd2+浓度为10 mg·L-1时,去除率达84.07%。对Zn去除效果最强的是植物乳杆菌,Zn2+浓度为800 mg·L-1时,去除率达89.69%。（2）研究了乳酸菌对土壤理化性质以及Cd、Zn浸提态含量的影响。通过土壤培养实验结果发现,随着时间变化各处理p H值先降低后升高。与对照相比,培养结束后土壤p H值降低了0.13个单位（鼠李糖乳杆菌）、0.06个单位（植物/嗜酸乳杆菌）。土壤电导率随着乳酸菌施加表现为先增加后减少,60天培养后与对照相比电导率增加了57μS·cm-1（植物/嗜酸乳杆菌）和49.33μS·cm-1（植物/鼠李糖乳杆菌）。乳酸菌添加后显著提高了Cd、Zn浸提态含量。其中浸提态Cd含量60天内表现为先升高后降低,在10～20天各处理达到最高值,相比对照乳酸菌单施平均增加13.33%,混施平均值增加9.69%。土壤浸提态Zn含量变化先增长后降低,第1天时嗜酸乳杆菌处理浸提态Zn含量是对照的1.05倍,各处理在第20天时达到最小,较第1天降低了23.99～50.27%。（3）研究了乳酸菌对包心芥菜生长特性与抗氧化性的影响。结果显示,乳酸菌处理有效促进了包心芥菜的生长,相较对照鼠李糖乳杆菌显著增加了包心芥菜的株高、鲜重、干重（p＜0.05）,分别为29.85cm、31.27g、5.55g。植物/嗜酸/鼠李糖乳杆菌混施抑制了包心芥菜生长,相比对照株高、鲜重、干重分别降低了17.92%、10.45%、16.25%。Cd、Zn污染条件下,乳酸菌的施加提高了包心芥菜体内叶绿素a和叶绿素b的含量,相较对照分别增加了28.63%（植物/嗜酸乳杆菌）、15.97%（鼠李糖乳杆菌）。乳酸菌处理相比对照提高了SOD含量51.23%（植物/嗜酸/鼠李糖乳杆菌）、CAT含量19.34%（植物/嗜酸/鼠李糖乳杆菌）、POD含量15.74%（嗜酸乳杆菌）,提高了包心芥菜对重金属的抗逆能力。接种乳酸菌有效降低了包心芥菜体内MDA含量,缓解了重金属对包心芥菜的胁迫。（4）研究了乳酸菌对包心芥菜积累Cd、Zn能力与富集转运能力的影响。与对照比Cd在地上部分和地下部分分别中增加51.33%（植物乳杆菌）、51.46%（植物/嗜酸乳杆菌）。Zn地上部分增加了52.50%（嗜酸乳杆菌）,地下部分减少了29.65%（植物/嗜酸/鼠李糖乳杆菌）,乳酸菌处理提高了包心芥菜从土壤富集Cd、Zn的能力,增强了根向地上部位转移镉、锌的能力。添加植物乳杆菌时,包心芥菜对Cd的BCF（富集系数）最大,是对照处理的2.02倍,施加乳酸菌处理均提高了包心芥菜对Zn的富集,数值在0.22～0.39。植物/嗜酸/鼠李糖乳杆菌混施显著降低了包心芥菜对Cd的TF（转运系数）,此时TF为0.46。对于锌而言,植物乳杆菌处理TF比对照降低了23.47%。（5）研究了乳酸菌对土壤理化性质、土壤酶活性的影响。施加不同乳酸菌处理后,土壤p H相较对照降低了2.64～6.38%;土壤Cd浸提态含量降低了35.91%（嗜酸/鼠李糖乳杆菌）,土壤Zn浸提态含量降低了34.44%（嗜酸乳杆菌）,增加了34%（植物/嗜酸乳杆菌）;相比对照乳酸菌处理,增加了脲酶1.86倍（植物/鼠李糖乳杆菌）、碱性磷酸酶1.80倍（鼠李糖乳杆菌）、蔗糖酶55.16%（植物/鼠李糖乳杆菌）。综合发现,三种乳酸菌对包心芥菜修复Cd、Zn污染土壤都具有一定强化效果,且单施鼠李糖乳杆菌处理,混施植物/鼠李糖乳杆菌处理效果较好。乳酸菌可强化植物修复能力,改善了富集植物生物量小、修复耗时长等问题,应用前景广阔。
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