植物-微生物联合修复（共3篇）
植物-微生物联合修复 篇1
矿区生态破坏是全球关注的环境问题之一,随着煤炭资源的开采,特别是扰动地表堆积废弃物,产生了一系列的环境问题。 植被恢复是防治土壤侵蚀的关键方法,在减少径流、泥沙和养分的流失等方面起到重要的作用,从而有效地保护区域环境。 随着植被的恢复,有机质不断输入土壤中,使土壤环境得以改善,土壤质量得到提高,并对土壤生态系统特别是土壤微生物产生很大的影响。 本研究主要是不同施菌量和不同植被恢复模式下土壤理化性质及微生物多样性的变化研究,从而得出施菌量结合植被恢复最佳模式。 以期找到适合南方地区矿山环境保护和综合治理的有效途径。
1研究区概况
研究区位于信丰铁石口镇,地处北纬25°23′30″, 东经114°54′34″,该区气候温和、光照充足、热量丰富、雨量充沛,属中亚热带季风湿润气候,具有四季变化分明,春秋短夏冬长,冰雪期短,无霜期长,夏少酷暑冬少严寒等特点。 平均降雨量为1 500~1 600 mm。 平均降雨日数为161 d,年最多降雨日数为190 d,年最少降雨日数为135 d。
2试验地和试验方法
2.1植物菌剂试验设计
煤矸石废弃地植被生态恢复试验示范地位于铁石口镇细村牛皮滩矿山, 采取植物联合菌剂修复技术,所用菌剂为项目组自制微生物菌剂,主要成分是芽孢杆菌、木霉、固氮解磷菌等多种有益微生物的粉剂。
植被模式与施菌剂配置模式见表1。
2.2实验方法
2.2.1样品采集。 在不同植被类型样地分别设置3个样方,乔木样方10 m×10 m,草本样方1 m×1 m。 在每个样方内对苗木进行了每木检尺,测定树高、冠幅、株数,在植被调查的基础上,分别在每种植被模式内按对角线随机布点(3点),挖取土壤剖面,并按0~20 cm取土样, 土壤剖面覆土层剥离后用环刀取风化矸石土样,混匀,带回实验室内,样品经风干后粉碎,挑去植物细根后,分别过20目、80目和100目筛,密封贮放,备测。
2.2.2土壤理化性质的测定方法。 土壤容重和孔隙度等物理指标采用环刀法取样测定[1]。 全氮用半微量凯式定氮法[2];碱解氮用碱解—扩散法;有机碳用重铬酸钾容量—外加热法; 有效磷用0.05 mol/L HCl— 0.025 mol/L (1/2 H2SO4) 浸提—比色法 ; 速效钾用1 mol/L NH4O AC浸提 —火焰光度法 , 全磷 、 全钾用Na OH熔融,分别用钼锑抗比色法、火焰光度法。
2.2.3微生物土样的采集。 每种植物在各自的植物群落中按S型路线选择4~5株植物, 在土层0~20 cm深度下取其根际与非根际土壤,分别混合,按四分法取一部分土壤,野外重复3次。
2.2.4土壤微生 物代谢活 性和功能 多样性 。 用BiologEco方法进行测定。 操作步骤:称取相当于10 g烘干土壤重量的鲜重土壤于灭菌的205 m L三角瓶中,加入90 m L无菌Na Cl溶液(85%),封口后,在摇床振荡15 min,静止15 min,取上清液,在超净工作台中用无菌Na Cl溶液稀释到10-3, 将稀释1 000倍的菌液加入Biolog生态板培养板上,每孔加150 μL。 将接种的Biolog生态板放在25 ℃培养箱中培养10 d, 每隔24 h用Biolog微平板读数器读取培养板在590 nm波长的吸光值[3]。
3结果与分析
3.1生态恢复示范地造林生活率
煤矸石废弃地植物联合菌剂修复技术的示范地与2014年3月造林建设,示范面积约4 hm2。 2014年8月底对示范地造林木苗成活率进行统计、并对示范地造林苗木进行每木检尺,测定植株的树高、地径、冠幅。 调查结果见表2。
示范地造 林树种湿 地松的成 活率最大 达到90%,木荷的成活率较低为43%。 因此,在困难立地煤矸石废弃地植被恢复过程中,优先选择湿地松、枫香、 苦楝、泡桐等树种。 再配置灌木胡枝子、草本狗牙根、 藤本葛藤等,已达到提高植被覆盖率的效果。
3.2不同植被和菌剂修复下煤矸石废弃地土壤物理性质
对每种植被恢复模式下,不同施菌剂量煤矿废弃地土壤环境物理指标进行方差分析,p=0.05水平下, F>Fcrit=6.591,表示不同菌剂对植被模式下物理指标影响差异显著,反之亦然。
方差分析表3表明,不同施菌量对植被模式下土壤容重、田间持水量、孔隙度的影响差异显著。 与不施菌剂对照相比, 施10 g菌剂对改良废弃地土壤物理性质有较大的促进作用。 根据土壤质量评价标准, 土壤容重>1.35 g/cm3,土壤质地紧实。 本示范区所取土壤样品测定的容重都大于1.35 g/cm3, 土壤容重在1.45~1.55 g/cm3为过紧实,示范区土壤质地为紧实和过紧实,随着植被恢复时间的延长,植被根系的生长及煤矸石废弃地煤矸石的风化程度的提高,废弃地土壤容重将得到改善。
注:显著度 α=0.05 水平,Fcrit=6.591
将各菌剂的物理指标求均值,通过对不同模式间的各物理指标的方差分析表明(表4),植被模式对煤矿废弃地土壤容重、田间持水量和总孔隙度的影响差异显著(p=0.05),对改善土壤容重而言,湿地松+枫香+狗牙根(1.461)优于苦楝+胡枝子+狗牙根(1.462) 优于泡桐+枫香+狗牙根(1.467)。
注:显著度 α=0.05 水平,Fcrit=4.387
植被模式下对田间持水量改良效果顺序为湿地松+枫香+狗牙根 (23.74% )> 泡桐 + 枫香 + 狗牙根 (22.63%)>湿地松+木荷+胡枝子 (22.03%)>苦楝+胡枝子+狗牙根(21.08%)>泡桐+狗牙根+葛藤(19.74%) >湿地松(19.35%)。
植被模式下对总孔隙度改良效果顺序为湿地 松+枫香+狗牙根 (40.56%)>湿地松+木荷+胡枝子 (40.11% ) > 湿地松 (39.74% ) > 泡桐 + 枫香 + 狗牙根 (39.23%)>泡桐+狗牙根+葛藤 (38.43%)>苦楝+胡枝子+狗牙根(37.73%)。
3.3不同植被和菌剂修复下煤矸石废弃地土壤化学性质
养分的方差分析表明 (表5), 湿地松恢复模式下 , 不同施菌 剂量对土 壤全氮 (F=9.367 >Fcrit= 6.591)、碱解氮(F=11.49)、速效磷(F=113.2)的影响明显,其它养分指标差异不显著。
湿地松+木荷+胡枝子模式下,4种施菌量对土壤养分指标中全量养分的影响不显著(F<Fcrit),对速效养分碱解氮、速效磷、速效钾的影响显著。
湿地松+枫香+狗牙根、 泡桐+枫香+狗牙根、苦楝+胡枝子+狗牙根这3种模式下, 不同施菌量对全量养分的影响不显著,而对速效养分的影响显著。 泡桐+狗牙根+葛藤模式下, 不同施菌量对全量养分有机质(F=292.867)、全氮(F=3979.3)、全磷F=(33.333)的影响显著,而对速效养分的影响不显著。
湿地松+枫香+狗牙根、 泡桐+枫香+狗牙根、苦楝+胡枝子+狗牙根这3种模式下,随着菌剂的增加,废弃地土壤养分条件得到了改善, 其中施10 g菌剂对土壤养分的改善作用由于其它施菌量。
不同模式对废弃地土壤养分的影响方差分析表明(表6),植被模式之间差异显著(F值>Fcri)。 LSD多重比较表明,苦楝+胡枝子+狗牙根下全氮(0.230 g/ kg)、全磷(0.187 g/kg)优于其它植被模式 ,湿地松+枫香+狗牙根和泡桐+枫香+狗牙根这两种模式对速效磷、碱解氮、速效钾的影响优于其它模式。
总体而言,根据土壤养分分级标准[4],煤矿废弃地土壤有机质含量极高>25 g/kg(二级,30~40 g/kg), 全氮<0.65 g/kg,全磷<0.4 g/kg,全氮全磷的含量低, 全钾含量中等。 碱解氮<45 mg/kg, 速效磷<155 mg/kg,碱解氮和速效磷的含量属于低等级 ,速效钾的含量>100 mg/kg(125~100 mg/kg,中等)。 因此在煤矿废弃生态恢复中,种植固氮植物,例如胡枝子等。
注 : 显著度 α=0.05 水平 ,Fcrit=4.387
3.4菌剂对恢复植被模式下土壤微生物的影响
平均颜色变化率AWCD是反映土壤微生物活性,即利用单一碳源能力的一个重要指标。 在一定程度上反映了土壤中微生物种群的数量和结构特征AWCD值越大,活性越高;反之,活性越低。
从图1可以看出,在煤矸石废弃地恢复6种植被类型中AWCD值都是随时间的延长而增加, 表明了不同植物土壤的微生物活性随时间的延长而增加。 在24 h后急剧上升。 不同植物模式土壤的AWCD的比较为湿地松+枫香+狗牙根模式和泡桐+枫香+狗牙根模式下微生物活性较强, 且在施菌剂10 g下微生物的活性较强。
4讨论与结论
植物联合微生物煤矿废弃地生态恢复技术,从示范地造林成活率来看,湿地松、枫香、泡桐、苦楝是困难立地植被恢复的先锋树种,同时配置具有固氮作用的灌木胡枝子等,对改良土壤环境作用较大。
植被恢复模式和施加土壤改良菌剂对煤矿废弃地土壤环境的改良起到一定的促进作用,其中,对改善土壤容重而言,湿地松+枫香+狗牙根优于苦楝+胡枝子+狗牙根优于泡桐+枫香+狗牙根。 植被模式下对田间持水量改良效果顺序为湿地松+枫香+狗牙根> 泡桐+枫香+狗牙根>湿地松+木荷+胡枝子>苦楝+胡枝子+狗牙根>泡桐+狗牙根+葛藤>湿地松。 对总孔隙度改良效果顺序为湿地松+枫香+狗牙根>湿地松+木荷+胡枝子>湿地松(39.74%)>泡桐+枫香+狗牙根>泡桐+狗牙根+葛藤)>苦楝+胡枝子+狗牙根。
植被加菌剂对土壤养分的改良作用为:湿地松+ 枫香+狗牙根、泡桐+枫香+狗牙根、苦楝+胡枝子+狗牙根这3种模式下,随着菌剂的增加,废弃地土壤养分条件得到了改善, 其中施10 g菌剂对土壤养分的改善作用优于其它施菌量。 不同植物模式土壤的AWCD的比较为湿地松+枫香 +狗牙根模式和泡桐 + 枫香+狗牙根模式下微生物活性较强,且在施菌剂10 g下微生物的活性较强。
由于本文采用了传统的微生物Biolog方法还存在一定的局限性, 并且对土壤酶和根系分泌物没有测定,信息还不全面,还需要结合一些分析生物技术如基因测序方法对微生物的多样性进行研究,来进一步明确施用菌剂对微生物群落多样性及功能的影响, 为采用植物联合菌剂生态修复技术提供理论依据。
植物-微生物联合修复 篇2
植物修复:重金属污染土壤治理的现代生物技术
介绍了重金属污染土壤植物修复的`含义以及重金属超积累植物的特性的基础上,探讨了控制植物修复技术的关键因素,提出了某些提高植物修复污染土壤效率的途径,并对未来的研究方向作了展望.
作 者：封林雄 作者单位：新化职业中专学校,湖南新化,417600刊 名：科技资讯英文刊名：SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年，卷(期)：“”(16)分类号：X503.23关键词：植物修复 土壤重金属污染 超积累植物
植物-微生物联合修复 篇3
1 植物修复技术概述
1.1 植物修复技术的概念
植物修复技术在环境治理过程中, 植物耐受理论、超量积累理论是相关工作开展的基础, 主要是通过植物以及微生物来实现对环境的治理, 从而能够达到良好的环境治理效果。如果从广义上来说, 植物修复技术的概念所涉及的内容较多, 例如:在对重金属所造成的污染中, 通过一些固定或者修复实现良好的环境治理效果。在对水体污染净化过程中, 主要是通过对植物净化作用的利用, 从而能够达到良好治理效果。如果从狭义上来说, 对于环境治理主要是通过对植物利用, 能够将土壤中的重金属污染物进行消除, 从而实现对环境的治理[1]。
1.2 植物修复的优劣势
植物修复技术是一种全新的环境污染治理技术, 在实际的应用过程中具有许多优点, 主要表现为:1) 植物修复技术在实际的利用过程中, 工作成本较低, 不会对周围环境造成较大的影响, 不仅能够将污染物清除, 同时, 还能及时的对周围水体土壤中存在的污染物消除。2) 在实际的环境治理过程中, 植物修复技术不会对周围的居民造成严重的影响, 并且还能对环境进行一定的美化。3) 植物修复技术在环境治理工作开展过程中, 能够有效的增加土壤中的碳氧含量, 从而能够提高土壤的肥力[2]。但是, 在实际的利用过程中, 依旧存在一定的缺点, 主要表现在:1) 在实际的环境治理过程中, 如果污染治理目标不同, 工作人员应该积极选择相应的生态型植物;2) 环境治理过程中, 在利用植物对污染的重金属进行吸收过程中, 对于某一种植物来说, 只能吸收两种植物, 但是, 如果土壤中重金属的浓度较高, 就会导致植物出现中毒状况, 严重影响了植物修复技术工作的开展。
2 植物修复技术与农业生物环境工程分析
2.1 超累积植物的筛选
在超累积植物概念中, 存在三种典型的特征, 第一种是植物吸收能力较强;第二年种是植物根系能够转移到茎叶的能力, 第三种是叶片的解读。就目前来说, 在对超累积植物进行筛选过程中, 可以采用方式能够分为两种, 一种是依赖于自然界的筛选, 在高污染的环境治疗实践过程中, 积极对耐受性植物进行寻找以及优化, 是现阶段工作开展的主要目标[3]。通过自然界的筛选, 能够帮助工作人员找出常用的方式。对于一些植物聚集较为均匀的地区, 环境污染治理工作主要时在野外的一些矿山中开展, 这些区域中的重金属含量较高。另外一种是在工作开展前, 工作人员应该依据实际情况对新型植物进行培养, 在培养工作开展过程中, 主要是通过的对基因突变技术的利用, 通过对多种植物的优点进行超累积, 将各个植物的优点融合到一种植物中, 从而能够达到良好的效果。
2.2 对农业操作的辅助性
一般来说, 如果土壤自身的条件较差, 工作人员在土壤污染治理工作中, 可以采用植物修复技术。在修复工作完成以后, 能够使得相应的土地得到一定的优化。在实际的利用过程中, 工作人员应该依据土壤的设计情况选择合适的植物修复方式, 才能保证良好的工作质量。
2.3 能够实现多元化的修复
在实际的农业生物环境中, 工作人员通过对植物修复技术的利用, 能够有效降低环境的污染程度, 并且还能降低植物在逆境生长中所产生的影响, 保证植物能够正常生长。在不断实践利用过程中, 植物以及相应生物作用的已经得到明显体现, 但是, 相关工作开展过程中依旧存在一些不明状况, 一定程度上限制了植物修复技术的应用, 只有积极对其进行研究, 才能保证植物修复技术作用最大化[4]。
3 结束语
综上所述, 在我国现阶段发展过程中, 积极对环境污染进行研究分析, 具有重要意义, 能够实现我国的持续发展。植物修复技术是一种全新的技术, 在应用中存在一些不足, 只有积极对其进行研究, 才能推动其应用。
摘要：在我国发展过程中, 由于各种不当的开发, 不仅对于环境造成了一定的影响, 而且还影响了人们的正常生活。在环境治理工作开展过程中对于重金属的治理难度较大, 只有积极的对环境治理技术进行创新, 才能保证环境治理工作的有效性。植物修复技术是一种全新的环境治理技术, 具有良好的治理效果。文章主要针对植物修复技术进行研究分析, 同时以此为基础对植物修复技术与农业生物环境工程进行研究。
关键词：植物修复技术,农业生物环境工程,环境污染
参考文献
[1]田原.植物修复技术与农业生物环境工程研究[J].现代经济信息, 2016 (3) :366.
[2]李威.农业生物环境工程与植物修复技术浅议[J].商品与质量, 2015 (5) :261-262.
[3]唐世荣.植物修复技术与农业生物环境工程[J].农业工程学报, 1999 (2) :27-32.