17根际微生物对栾树富集Pb能力提升情况的研究.doc.doc

湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划 项　 目　 申　 报　 表 项目名称根际微生物对栾树富集P能力提升情况的研究 学名称 学生姓名 学 号 专 业 性 别 入学年份 卓广豪生态学 男 2014 刘峻杉生态学 女 2014 李晓敏生态学 女 2014 指导教师 吴小红王光军 职称 讲师教授 项目所属一级学科 项目科类(理科/文科) 理科 学生曾经参与科研的情况 无 指导教师承担科研课题情况 1. 国家自然科学青年科学基金项目典型农田与自然土壤自养微生物固碳速率及其功能种群差异机制分析，2016/01-2018/12，21万元，在研，主持 2. 国家自然科学基金重点项目亚热带典型水稻土碳循环关键微生物过程的计量学特征，2015/01-2019/12，360万元，在研，参加 项目研究和实验的目的、内容和要解决的主要问题 研究目的 随着矿产资源的大量开采，矿区含重金属的大量污染物在地表生物地球化学作用下迁移释放到土壤和水体中，给矿区周边土壤和水体造成严重的重金属污染，如湘江河床沉积物中80%的Pb为人为来源，即来源于上游矿床的开采[1]。重金属污染物可通过食物链（网）进入人体，对矿区周围居民的身体健康和生态环境构成了严重威胁[2]。因此，解决矿区重金属污染已迫在眉睫。 近年来，利用植物[3,4]-微生物联合修复重金属污染的生态修复技术备受关注[5,6]。该技术通过综合利用富集或超富集植物、微生物的生命代谢活动，使土壤中的重金属污染物得以去除化或稳定化，从而提高或改善土壤质量，因此被认为是治理矿区重金属污最有前途的方法[7]。但目前植物-微生物修复技术仍存在一些问题：1、筛选出的大多数高富集或超富集植物为草本植物，生物量较低，根系较浅，对深层土壤污染物修复能力有限；2、筛选出的超富集植物生长多受到地理气候及地质条件的限制，只适合修复特定类型的重金属污染；3、难以针对不同的重金属污染选育出最佳植物-微生物联合体等[8]。 栾树是常见的绿化乔木树种，适生范围广，具有生物量大、根系深的特点，对重金属具有一定的耐性[9]，可作为锰矿区重金属污染修复和生态恢复备选植物。目前有关栾树修复锰矿区重金属污染的研究主要集中在栾树对重金属污染迁移转化的影响、栾树生长生理特性对重金属污染胁迫的响应以及螯合剂对栾树吸收重金属的影响等方面，而有关微生物尤其是耐铅（Pb）根际微生物对栾树吸收重金属的强化作用研究仍未涉及。针对锰矿区重金属污染情况，构建耐Pb根际微生物-栾树联合生态修复技术，对改善矿区土壤重金属污染以及加快矿区污染土壤的植被恢复具有重要意义。 研究内容 土壤样品的采集与分析 采集湖南湘潭锰矿区栾树根际土壤样品，土壤运回实验室经自然风干后测定土壤pH、土壤质地、土壤含水量、土壤容重、土壤有机碳（SOC）、土壤微生物量碳（MBC）以及重金属元素Pb含量,了解供试污染土壤的基本理化性质和重金属污染情况。 耐Pb根际微生物的分离筛选 采用平板稀释法从矿区采集的栾树根际土壤中分离出耐Pb的微生物菌株，通过测定菌株对Pb2+的耐受性以及生理生化性质筛选出2株对Pb抗性最强的菌株，将其作为目的菌分离出来并培养用于后续盆栽实验。 耐Pb根际微生物对栾树富集Pb能力的强化作用 向锰矿区污染土壤添加一定浓度的外源Pb制备盆栽试验供试土壤，将研究内容2中筛选出的微生物菌液接种至矿区污染土壤，同时设置不接种菌液的矿区污染土壤，分别向两种土壤中移入长势一致的1年生栾树幼苗，以不种栾树污染土壤作为对照，种植栾树1年后分析土壤和栾树根、茎、叶中总Pb以及不同形态Pb含量，探讨耐Pb根际微生物对栾树富集Pb能力的影响。 三、要解决的主要问题 1. 由于土壤微生物具有难以分离培养的特点，因此，选择合适的分散剂以及合适的分离培养方法将是筛选耐Pb根际微生物过程中的难点。 2. 明确耐Pb根际微生物对栾树富集Pb能力的影响，构建耐Pb根际微生物-栾树联合生态修复技术是本实验最关键的也是要解决的主要问题，而栾树生长期长，需要经过较长时间的盆栽试验得出结论。 国内外研究现状和发展动态 一、栾树对重金属富集作用的研究现状 我国矿区土壤重金属污染问题严重，对人体健康和生态环境构成了重要威胁。利用微生物，植物，动物将土壤中的重金属污染物降解、吸收或富集的生物修复技术在土壤重金属污染治理方面具有广阔的发展前景[12]。国内学者通过分析土壤和植物中Cd, Cr, Cu, Pb, Zn的含量，并计算园林植物根茎叶的重金属富集系数，探讨了31种园林植物对土壤重金属污染的修复能力，发现不同植物对重金属的富集能力存在很大差异[13]。栾树对Cd污染的