磷矿粉改良及出芽短梗霉修复对蚕豆在铜尾矿上生长的影响

【摘要】以实验室从安徽省铜陵市铜官山尾矿库木贼(Hippochaeteramosissimum)根际分离筛选出的出芽短梗霉F4(Aureobasidiumpullulans)为研究对象,利用磷酸钙、磷酸铝、磷酸铁和磷矿粉为难溶性磷源进行液体培养,连续7天测定培养液的pH值、水溶性磷、菌体磷以及有机酸含量,同时将其施加入尾矿中,15天后对尾矿速效磷和pH进行测定,研究其对不同磷源的溶磷效果以及对溶磷机理进行初探,探讨菌株F4在铜尾矿废弃地生态修复中的应用前景。并进一步将出牙短梗霉与磷矿粉分别以及共同施入尾矿中,利用盆栽模拟实验种植蚕豆,60天后对植物生物量、氮磷以及光合指标进行测定,伺时测定基质化学性质、微生物量及酶活性,探讨蚕豆对铜尾矿极端环境的适应性及潜在的生态修复价值,探讨不同磷对基质性质以及生长的蚕豆的形态、结构及养分和重金属含量的影响,结果叙述如下：本研究所用菌株(出芽短梗霉F4)对磷酸钙、磷酸铝、磷酸铁以及磷矿粉的溶解能力实验表明：菌株F4对不同磷源的溶磷能力为：磷酸铝>磷酸铁、磷酸钙>磷矿粉,溶磷量均高于200mg·L-1；培养液pH在48h内迅速下降,铝磷、铁磷为磷源的培养液pH下降幅度明显大于钙磷与磷矿粉。出芽短梗霉F4产生的有机酸主要为草酸、柠檬酸和酒石酸,其中以草酸为主。菌株的溶磷能力与有机酸无显著相关性,而与pH呈现极显著相关,释放质子酸(H+)可能是引起出牙短梗霉F4溶磷的主要原因。同时接种出芽短梗霉F4和加入葡萄糖,尾矿中速效磷含量显著增加,说明出芽短梗霉F4在尾矿生态修复中具有潜在的应用价值。在铜尾矿上种植蚕豆降低尾矿基质pH值的同时,也降低了基质的电导率。同时,种植蚕豆还能有效的提高尾矿养分含量及酶活性,即尾矿基质中有效氮、速效磷含量显著增加,脱氢酶、脲酶、磷酸酶及过氧化氢酶活性增强。种植蚕豆对不同种类的重金属起到不同作用,其中对有效态铁与砷的活性起到促进作用,但未达到显著水平,而对有效态锌、铅、铜、铬含量则起到显著地抑制作用。是矿业废弃地修复的良好物种。磷矿粉的施入增加了尾矿基质的pH值,增加了尾矿基质速效钾含量,速效磷含量却没有相应的增加。施加磷矿粉降低基质有效态铁、铅、锌的含量,对有效态铬含量有促进作用,抑制微生物量碳、脱氢酶以及脲酶活性,但对微生物量氮含量的增加起到了积极的作用。施加磷矿粉可增加植株的生物量、根冠比以及对磷的吸收,同时也增加了植株对钙、铜、镉、铁等元素的吸收。出芽短梗霉的施加使尾矿中有效态重金属锌、铬含量以及过氧化氢酶活性有所增加的同时,抑制有效态铅、砷含量。施加出芽短梗霉促进植物对砷、铅、铜、镉、铁以及磷的吸收,同时促进植物生物量的增加。对蚕豆植株根中重金属与磷之间的关系,表明蚕豆植株根中所含有的磷与除了铬之外的所有重金属元素均呈现显著相关,甚至是极显著相关,这可能与植株自身的吸收有关,也可能是在植物根中磷与重金属结合从而限制重金属向上转移,进而保护植株。蚕豆植株各光合性质之间均有很好的相关性,但是与重金属关系不显著,可能是由于植株对重金属积累是一个漫长的过程,重金属对植物的毒害作用各个时期也不同所导致的。尾矿中养分含量与有效态重金属共同作用,导致蚕豆植株的生理、生态特征发生变化。蚕豆生长初期由于充足的养分含量使得蚕豆的光合指数较未添加磷的高,但是当植株吸收养分的同时也将重金属吸入体内,高浓度的重金属积累在植物体内,后期对植物地上部分的光合作用产生了影响。总体来说收获时磷矿粉处理组及添加出芽短梗霉修复处理组均能增加植物根系生物量以及根系中磷的含量,其中均以两者共同加入为最高,此时对于蚕豆植株去除尾矿中重金属有一定的积极作用。
【作者】王丹；
【导师】孙庆业；
【作者基本信息】安徽大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】出芽短梗霉；磷矿粉；尾矿；重金属；蚕豆；

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