1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
随着工农业生产的快速发展和城市化进程的不断加快,土壤重金属污染日益严重。根据我国环境保护部和国土资源部于2014年联合发布的全国土壤污染状况调查公报显示,全国土壤状况总体不容乐观,部分地区土壤污染较重,耕地土壤质量堪忧,工矿业废弃地土壤环境问题突出,全国土壤总的超标率为16.1%,无机污染物镉点位超标率为7.0%,位居榜首。从污染分布来看,长江三角洲、珠江三角洲和东北老工业区等部分区域土壤污染问题较为突出,亟待解决。我国农田重金属的主要污染源是污水灌溉,农药和肥料的施用、固体废弃物垃圾的堆积、矿山开采与冶炼等。重金属污染对农作物的生产、产量和品质均有较大的影响,尤其被作物吸收富集后,可以通过食物链危及人类的健康与生命安全。重金属污染已经成为我国土壤质量下降的重要因素和最重要的农业生产问题,因此,修复重金属污染土壤己经成为环境学界和土壤学界研究的热点。
镉在自然环境中的主要存在形态大致可分为水溶性和非水溶性镉两大类。离子态和络合态的水溶性的氯化镉(cdcl2)等能被作物吸收,极易在土壤中积蓄,对土壤中的植物危害很大,最终通过食物链进入人体。土壤受到镉污染后,会使农作物的生长发育受到阻碍,大豆受到镉污染危害,叶片萎黄并出现黑褐色的坏死斑块。水稻受害,下部叶片以及叶鞘会变成黄褐色。蔬菜受害则生长迟缓,产量下降。灌溉水中镉的浓度较高时,就会影响农作物的生长。因此,修复镉污染土壤己经成为急需解决的问题。
国务院于2016年印发的《土壤污染防治行动计划》(即“土十条”)中明确表示,要求整合高等学校、研究所、企业等科研资源,开展土壤污染物迁移转化规律、污染生态效应、重金属低积累作物和修复植物筛选等科研工作和关键技术研究。目前,国内外土壤修复技术主要分为物化修复和生物修复两大类。物化修复是指利用重金属与土壤理化性质的差异,通过物理、化学手段分离或者固定污染土壤中重金属,达到修复污染土壤的目的,有着具体操作方便灵活、适用范围广、周期短等优点,代表技术包括固化/稳定化吸附技术、玻璃化修复技术、电动修复技术,土壤冲洗技术和化学稳定化技术等。虽然物化修复技术种类繁多,但存在着难以将重金属污染物与污染土壤完全分离(如固化/稳定化吸附技术、玻璃化修复技术等)、研究不透彻(如电动修复技术等)、成本昂贵,需要消耗大量人力物力和财力、存在着二次污染的风险(如深耕翻土法、土壤淋洗法等)。生物修复是指利用土壤中动物、植物或微生物的正常生理代谢活动来达到降解、吸收、富集污染土壤中重金属,来达到减弱土壤毒性的目的,因其绿色环保、效果突出、经济实用等突出优点,具有较大潜力。主流的生物修复技术有植物修复技术和微生物修复技术两种。其中植物修复技术是指利用超积累植物对污染土壤中重金属的富集作用来达到修复土壤的目的,有着操作简单,、经济上和技术上能够大面积实施等优点,但是超积累植物存在着种类少、生物量小、生长会受到重金属抑制而缓慢等问题。微生物修复技术则是利用重金属土壤中生存着大量的能适应重金属污染环境并能氧化或还原重金属镉的微生物类群来达到修复污染土壤的目的,在治理污水等问题具有良好的前景,但因为其在土壤中流动性差而不适合固定土壤的修复。
2. 研究的基本内容和问题
研究目标
1) 探究两种促生细菌(a5、pgp6和a5 pgp6)单独/共同作用下重金属在超积累植物龙葵积累和转运途径
2) 探究两种促生细菌(a5、pgp6和a5 pgp6)单独/共同作用下对超积累植物龙葵光合作用和抗逆性方面的影响,为得到微生物-植物联合修复的解毒分子机制研究提供理论与数据支持。
3. 研究的方法与方案
研究方法:
功能菌株与超积累植物(龙葵)共培养下各项生理指标的测定
1)超级累植物(龙葵)与供试菌株的培养与接种
4. 研究创新点
利用前人筛选出植物促生菌组合成的复合菌剂与超积累植物共培养,进行更深层次的抗逆机制与解毒机制等分子机制研究。
5. 研究计划与进展
研究计划:
2019.08—2019.09 理论学习阶段,阅读相关文献,了解实验流程,并熟练掌握各种实验技术。
2019.09—2020.01 超积累植物与供试细菌的培养与各项生理生化指标测定
