一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法
【專利摘要】一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，本發(fā)明涉及一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有水污染嚴(yán)重的問(wèn)題，本發(fā)明方法為：一、清洗水生美人蕉，然后預(yù)培養(yǎng)，選取水生美人蕉幼苗；二、在水培固定基質(zhì)中介入摩西球囊霉菌劑，然后栽種水生美人蕉幼苗，在溫室中進(jìn)行培養(yǎng)30天后，得到菌根強(qiáng)化的水生美人蕉；三、將菌根強(qiáng)化的水生美人蕉種植到受污染的水中，即完成。本發(fā)明菌根強(qiáng)化技術(shù)顯著提高水體中阿特拉津的去除率，去除率提高了15～20％，還提高水生美人蕉對(duì)水體中氮磷的去除率，并且增加了水體的溶解氧，表明菌根強(qiáng)化技術(shù)可以有效地防止水體的富營(yíng)養(yǎng)化。本發(fā)明屬于環(huán)境工程領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著近些年農(nóng)業(yè)的發(fā)展，水體污染和富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)象十分嚴(yán)重，尤其作為國(guó)際上主 要的除草劑之一，阿特拉津在國(guó)內(nèi)的使用面積不斷擴(kuò)大。阿特拉津持效期長(zhǎng)，施用后主要通 過(guò)地表徑流、淋溶、濕沉降等途徑進(jìn)入地表水或向下沉積進(jìn)入地下水，從而對(duì)水生生態(tài)環(huán)境 和人類飲用水源構(gòu)成威脅，形成對(duì)土壤、水體等自然媒介的污染。阿特拉津是一種環(huán)境激 素，具有致畸、致癌和致突變等毒性。因此，水體中阿特拉津污染的修復(fù)，成為環(huán)境研究領(lǐng)域 的一個(gè)重要研究課題。
[0003] 植物修復(fù)技術(shù)一種具有應(yīng)用潛力的、成本效益好的原位修復(fù)技術(shù)。阿特拉津作為 一種除草劑，進(jìn)入水體后危害植物的生長(zhǎng)，從而大大降低了植物修復(fù)水中污染物的效率。因 此植物修復(fù)技術(shù)在阿特拉津水體污染修復(fù)中的應(yīng)用受到了限制。針對(duì)這一問(wèn)題，阿特拉津 污染水體的修復(fù)急需抗性水生植物的優(yōu)選，以及提高植物對(duì)阿特拉津的抗性和提高植物修 復(fù)水中污染物效率的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有水污染嚴(yán)重的問(wèn)題，提供一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉 降解水中污染物的方法。
[0005] 本發(fā)明一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，按以下步驟進(jìn)行：
[0006] -、用去離子水清洗水生美人蕉，然后在營(yíng)養(yǎng)液中預(yù)培養(yǎng)7天，再選取15cm株高的 水生美人蕉幼苗；
[0007] 二、將蛭石滅菌處理后，然后稱重裝入盆缽，得到水培固定基質(zhì)，然后用層接施加 法介入接種物，向水培固定基質(zhì)中澆水，水分滲透均勻后，栽種15cm株高的水生美人蕉幼 苗，在溫室中進(jìn)行培養(yǎng)30天后，得到菌根強(qiáng)化的水生美人蕉;其中所述的接種物為摩西球囊 霉菌劑，每克菌劑含有15~20個(gè)摩西球囊霉孢子；
[0008] 三、將菌根強(qiáng)化的水生美人蕉種植到受污染的水中，即完成所述的菌根強(qiáng)化水生 美人蕉降解水中污染物過(guò)程。
[0009] 菌根是自然界中普遍存在的高等植物與微生物共生的現(xiàn)象。菌根技術(shù)不僅能促進(jìn) 植物的生長(zhǎng)，而且可以促進(jìn)污染物的降解、傳輸和植物吸收，進(jìn)而有效地提高植物修復(fù)技術(shù) 的修復(fù)效率。因此，可以展望菌根強(qiáng)化技術(shù)將在污染物修復(fù)中有很大的應(yīng)用前景，菌根強(qiáng)化 技術(shù)將是解決阿特拉津植物修復(fù)問(wèn)題的關(guān)鍵。水生美人蕉作為一種常見(jiàn)的景觀型水體凈化 植物，具有脫氮除磷的功效，是水體植物修復(fù)的理想選擇。針對(duì)水體中阿特拉津修復(fù)的難 題，本方法考察了水生美人蕉對(duì)阿特拉津的抗性，通過(guò)菌根強(qiáng)化提高了水生美人蕉對(duì)阿特 拉津的抗性以及水生美人蕉對(duì)污染物的修復(fù)能力。
[0010] 本發(fā)明試驗(yàn)表明，水生美人蕉是一種新發(fā)現(xiàn)的阿特拉津抗性植物，耐受濃度為 Img · Γ1。菌根真菌可有效侵染到水生美人蕉植物根系中，菌根強(qiáng)化技術(shù)可以明顯提高水生 美人蕉對(duì)水體中阿特拉津污染物的抗逆性，耐受濃度達(dá)到了3mg · Γ1，并且有效提高了水體 中阿特拉津污染物的去除率，此耐受濃度達(dá)到了《雜環(huán)類農(nóng)藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 21523-2008)對(duì)阿特拉津的排放的規(guī)定:新建企業(yè)水污染物排放限值為3mg · IZ1。此外，菌根 強(qiáng)化技術(shù)可以明顯提高水生美人蕉對(duì)水體中氮磷的去除率，并且增加了水體的溶解氧，表 明菌根強(qiáng)化技術(shù)可以有效地防止水體的富營(yíng)養(yǎng)化。在施加 Img · IZ1阿特拉津的條件下，水生 美人蕉對(duì)水體氮磷的去除率不僅沒(méi)有降低，還有所增加，表明水生美人蕉對(duì)水體中氮、磷和 阿特拉津的去除表現(xiàn)為相互促進(jìn)。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1為摩西球囊霉侵染的水生美人蕉根系在100倍光學(xué)顯微鏡下的鏡檢圖；
[0012] 圖2為3mg · IZ1阿特拉津脅迫下水生美人蕉的長(zhǎng)勢(shì)，其中：CK為不接種;FM為接種摩 西球囊霉；
[0013] 圖3為14天水體中阿特拉津的去除率，其中：CK為不接種;FM為接種摩西球囊霉。
【具體實(shí)施方式】
[0014] 本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉的【具體實(shí)施方式】，還包括各【具體實(shí)施方式】之 間的任意組合。
【具體實(shí)施方式】 [0015] 一:本實(shí)施方式一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法， 按以下步驟進(jìn)行：
[0016] -、用去離子水清洗水生美人蕉，然后在營(yíng)養(yǎng)液中預(yù)培養(yǎng)7天，再選取15cm株高的 水生美人蕉幼苗；
[0017]二、將蛭石滅菌處理后，然后稱重裝入盆缽，得到水培固定基質(zhì)，然后用層接施加 法介入接種物，向水培固定基質(zhì)中澆水，水分滲透均勻后，栽種15cm株高的水生美人蕉幼 苗，在溫室中進(jìn)行培養(yǎng)30天后，得到菌根強(qiáng)化的水生美人蕉;其中所述的接種物為摩西球囊 霉菌劑，每克菌劑含有15~20個(gè)摩西球囊霉孢子；
[0018]三、將菌根強(qiáng)化的水生美人蕉種植到受污染的水中，即完成所述的菌根強(qiáng)化水生 美人蕉降解水中污染物過(guò)程。
[0019]菌根是自然界中普遍存在的高等植物與微生物共生的現(xiàn)象。菌根技術(shù)不僅能促進(jìn) 植物的生長(zhǎng)，而且可以促進(jìn)污染物的降解、傳輸和植物吸收，進(jìn)而有效地提高植物修復(fù)技術(shù) 的修復(fù)效率。因此，可以展望菌根強(qiáng)化技術(shù)將在污染物修復(fù)中有很大的應(yīng)用前景，菌根強(qiáng)化 技術(shù)將是解決阿特拉津植物修復(fù)問(wèn)題的關(guān)鍵。水生美人蕉作為一種常見(jiàn)的景觀型水體凈化 植物，具有脫氮除磷的功效，是水體植物修復(fù)的理想選擇。針對(duì)水體中阿特拉津修復(fù)的難 題，本方法考察了水生美人蕉對(duì)阿特拉津的抗性，通過(guò)菌根強(qiáng)化提高了水生美人蕉對(duì)阿特 拉津的抗性以及水生美人蕉對(duì)污染物的修復(fù)能力。
[0020]本實(shí)施方式試驗(yàn)表明，水生美人蕉是一種新發(fā)現(xiàn)的阿特拉津抗性植物，耐受濃度 為Img · Γ1。菌根真菌可有效侵染到水生美人蕉植物根系中，菌根強(qiáng)化技術(shù)可以明顯提高水 生美人蕉對(duì)水體中阿特拉津污染物的抗逆性，耐受濃度達(dá)到了3mg · I/1，并且有效提高了水 體中阿特拉津污染物的去除率，此耐受濃度達(dá)到了《雜環(huán)類農(nóng)藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》 (GB 21523-2008)對(duì)阿特拉津的排放的規(guī)定:新建企業(yè)水污染物排放限值為3mg · Γ1。此外， 菌根強(qiáng)化技術(shù)可以明顯提高水生美人蕉對(duì)水體中氮磷的去除率，并且增加了水體的溶解 氧，表明菌根強(qiáng)化技術(shù)可以有效地防止水體的富營(yíng)養(yǎng)化。在施加 Img · I/1阿特拉津的條件 下，水生美人蕉對(duì)水體氮磷的去除率不僅沒(méi)有降低，還有所增加，表明水生美人蕉對(duì)水體中 氮、磷和阿特拉津的去除表現(xiàn)為相互促進(jìn)。
【具體實(shí)施方式】 [0021] 二:本實(shí)施方式與一不同的是:步驟一所述的營(yíng)養(yǎng)液 為霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。其它與一相同。
【具體實(shí)施方式】 [0022] 三:本實(shí)施方式與一或二不同的是：步驟二所述的滅 菌處理是用IOKgy輻照滅菌。其它與一或二相同。
[0023]【具體實(shí)施方式】四：本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至三之一不同的是：步驟二所述 的摩西球囊霉菌劑中的摩西球囊霉為摩西球囊霉HDSFl，保藏號(hào)為CGMCC No. 3012。其它與
【具體實(shí)施方式】一至三之一相同。
[0024]本實(shí)施方式中保藏號(hào)為CGMCC No . 3012的摩西球囊霉已在申請(qǐng)?zhí)枮?200910072348.0的中文專利中公開(kāi)。
[0025]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至四之一不同的是：步驟二所述 的介入接種物是將接種物置于離培養(yǎng)基質(zhì)表層1/3處，接種量為摩西球囊霉菌劑與水培固 定基質(zhì)的質(zhì)量比為1:10。其它與【具體實(shí)施方式】一至四之一相同。
[0026]【具體實(shí)施方式】六:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至五之一不同的是：步驟三所述 的將菌根強(qiáng)化的水生美人蕉種植到受污染的水中的種植密度為25棵/m2。其它與具體實(shí)施 方式一至五之一相同。
[0027]【具體實(shí)施方式】七:本實(shí)施方式與【具體實(shí)施方式】一至六之一不同的是：步驟二所述 的溫室培養(yǎng)的條件為:溫度白天30°C，夜間20°C，光照時(shí)間14h/d，光照強(qiáng)度為800μπιο1 Hf2S 4。其它與【具體實(shí)施方式】一至六之一相同。
[0028]通過(guò)以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：
[0029] 實(shí)施例1、本實(shí)施例試驗(yàn)組菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，按以下步 驟進(jìn)行：
[0030] -、用去離子水清洗水生美人蕉，然后在霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液中預(yù)培養(yǎng)7天，再選取15cm 株高的水生美人蕉幼苗；
[0031] 二、將蛭石IOKgy輻照滅菌處理后，然后稱200g蛭石裝入盆缽，得到水培固定基質(zhì)， 然后用層接施加法介入接種物20g，向水培固定基質(zhì)中澆水，水分滲透均勻后，栽種15cm株 高的水生美人蕉幼苗，在溫室中進(jìn)行培養(yǎng)30天后，得到菌根強(qiáng)化的水生美人蕉;其中所述的 接種物為摩西球囊霉菌劑；
[0032]三、將菌根強(qiáng)化的水生美人蕉種植到受污染的水中，即完成。
[0033] 步驟二中的摩西球囊霉菌劑中的摩西球囊霉菌種保藏號(hào)為CGMCC No.3012;介入 接種物是將接種物置于離培養(yǎng)基質(zhì)表層1/3處;溫室培養(yǎng)的條件為:溫度白天30°C，夜間20 °C，光照時(shí)間14h/d，光照強(qiáng)度為800ymol m-2S-1。
[0034]試驗(yàn)涉及兩個(gè)處理:試驗(yàn)組菌根強(qiáng)化的水生美人蕉和對(duì)照組不接種摩西球囊霉水 生美人蕉，分別加入不同濃度的阿特拉津，各個(gè)處理三個(gè)平行，實(shí)驗(yàn)時(shí)間為14天。水培試驗(yàn) 在人工溫室中進(jìn)行，生長(zhǎng)室內(nèi)日間溫度為30°C，夜間溫度為20°C，光照時(shí)間14h/d，光照強(qiáng)度 為SOOymol Hf2S^113把試驗(yàn)組的和對(duì)照組分別放進(jìn)含不同濃度阿特拉津的塑料盆中，進(jìn)行水 體中阿特拉津的耐受濃度以及去除實(shí)驗(yàn)，每桶放3盆植物，試驗(yàn)設(shè)計(jì)8個(gè)阿特拉津濃度處理， 其濃度分別為〇、〇. I、〇. 5、1、3、5、10、15mg · IZ1;先用甲醇分別溶解所需的阿特拉津量，逐級(jí) 將其加入營(yíng)養(yǎng)液中，充分?jǐn)噭?，定?L加入塑料盆中。結(jié)果表明，摩西球囊霉與水生美人蕉 形成共生體系，培養(yǎng)一個(gè)月時(shí)，摩西球囊霉的侵染率達(dá)到19.4±3.7%，摩西球囊霉侵染到 水生美人蕉的根中，并形成了叢枝和泡囊結(jié)構(gòu)(見(jiàn)圖1)。將未接種的和接種菌根的水生美人 蕉分別用于水體中阿特拉津的去除，經(jīng)過(guò)14天，隨著阿特拉津濃度的增加，水生美人蕉的生 長(zhǎng)受到抑制，但是水生美人蕉對(duì)阿特拉津的耐受能力較強(qiáng)，是一種新發(fā)現(xiàn)的阿特拉津抗性 植物，耐受濃度為Img · Γ1，并且菌根強(qiáng)化技術(shù)提高了水生美人蕉在阿特拉津脅迫下的生長(zhǎng) 狀況(見(jiàn)圖2)，提高了水生美人蕉對(duì)阿特拉津的抗逆性，耐受濃度增加到3mg · Γ1，此耐受濃 度達(dá)到了《雜環(huán)類農(nóng)藥工業(yè)水污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB21523-2008)對(duì)阿特拉津的排放的規(guī)定： 新建企業(yè)水污染物排放限值為3mg · L-1。水體中阿特拉津濃度相對(duì)其初始濃度顯著降低， 菌根強(qiáng)化處理組水中殘留濃度顯著低于對(duì)照處理組，表明菌根強(qiáng)化技術(shù)顯著提高水體中阿 特拉津的去除率，去除率提高了15~20% (見(jiàn)圖3)
[0035] 確定水生美人蕉的阿特拉津耐受濃度以后，重復(fù)之前的步驟培養(yǎng)植物30天得到菌 根強(qiáng)化的水生美人蕉，然后施加耐受濃度的阿特拉津的富營(yíng)養(yǎng)化配置營(yíng)養(yǎng)液(經(jīng)測(cè)定富營(yíng) 養(yǎng)化營(yíng)養(yǎng)液配水的TN原始濃度為29.71mg · L'TP原始濃度為6.83mg · 1^)，3天后測(cè)定水 中的總氮、總磷去除率和溶解氧濃度，研究阿特拉津?qū)λ廊私端w凈化效能的影響。菌 根強(qiáng)化技術(shù)提高了水生美人蕉對(duì)水體中氮磷的去除率，其中總氮去除率提高了 12.1%，總 磷的去除率提高了 19.9%，并且使水體的溶解氧濃度提高了 10.2%，表明菌根強(qiáng)化技術(shù)可 以有效地促進(jìn)植物對(duì)水體的凈化，防止水體的富營(yíng)養(yǎng)化。在施加 Img · I/1阿特拉津的條件 下，水生美人蕉對(duì)水體的凈化效能不僅沒(méi)有降低，還有所增加，表明水生美人蕉對(duì)水體中 氮、磷和阿特拉津的去除表現(xiàn)為相互促進(jìn)(見(jiàn)表1)。
[0036] 表1
[0038]由實(shí)施例可知，菌根強(qiáng)化技術(shù)可以明顯提高水生美人蕉對(duì)水體中阿特拉津污染物 的抗逆性，耐受濃度達(dá)到了3mg · Γ1，并且有效提高了水體中阿特拉津污染物的去除率。此 外，菌根強(qiáng)化技術(shù)可以明顯提高水生美人蕉對(duì)水體中氮磷的去除率，并且增加了水體的溶 解氧，表明菌根強(qiáng)化技術(shù)可以有效地防止水體的富營(yíng)養(yǎng)化。在施加 Img · IZ1阿特拉津的條件 下，水生美人蕉對(duì)水體氮磷的去除率不僅沒(méi)有降低，還有所增加，表明水生美人蕉對(duì)水體中 氮、磷和阿特拉津的去除表現(xiàn)為相互促進(jìn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在于該方法按以下步驟進(jìn) 行： 一、 用去離子水清洗水生美人蕉，然后在營(yíng)養(yǎng)液中預(yù)培養(yǎng)7天，再選取15cm株高的水生 美人蕉幼苗； 二、 將蛭石滅菌處理后，然后稱重裝入盆缽，得到水培固定基質(zhì)，然后用層接施加法介 入接種物，向水培固定基質(zhì)中澆水，水分滲透均勻后，栽種15cm株高的水生美人蕉幼苗，在 溫室中進(jìn)行培養(yǎng)30天后，得到菌根強(qiáng)化的水生美人蕉;其中所述的接種物為摩西球囊霉菌 劑，每克菌劑含有15~20個(gè)摩西球囊霉孢子； 三、 將菌根強(qiáng)化的水生美人蕉種植到受污染的水中，即完成所述的菌根強(qiáng)化水生美人 蕉降解水中污染物過(guò)程。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步驟一所述的營(yíng)養(yǎng)液為霍格蘭營(yíng)養(yǎng)液。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步驟二所述的滅菌處理是用lOKgy輻照滅菌。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步驟二所述的摩西球囊霉菌劑中的摩西球囊霉為摩西球囊霉HDSF1，保藏號(hào)為 CGMCCNo.3012〇5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步驟二所述的介入接種物是將接種物置于離培養(yǎng)基質(zhì)表層1/3處，接種量為摩西球囊霉 菌劑與水培固定基質(zhì)的質(zhì)量比為1:10。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步驟二所述的溫室培養(yǎng)的條件為:溫度白天30°C，夜間20°C，光照時(shí)間14h/d，光照強(qiáng)度為 800ymol m-2S-、7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種菌根強(qiáng)化水生美人蕉降解水中污染物的方法，其特征在 于步驟三所述的將菌根強(qiáng)化的水生美人蕉種植到受污染的水中的種植密度為25棵/m 2。
【文檔編號(hào)】C02F3/32GK105858895SQ201610179628
【公開(kāi)日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年3月25日
【發(fā)明人】王立, 董靜, 馬放, 齊珊珊, 張雪, 趙廷, 趙昕悅
【申請(qǐng)人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)