1、第30卷第3期2023年 5月Vo l.30 No.3Ma y 2023妥全与环境工程Sa f et y a nd Env iro nment a l Enginee ring引用格式：张玉克，吴新国，吴万银，等.Lelliottia s p.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染J.安全与环境工程，2023,30(3):244-251.Zh a ng Y K,Wu X G,Wu W Y,et a l.Remedia t io n o f Cd-pullut ed s o il by Lelliottia s p.Kz9 a nd na no s c a le zero v a lent
2、 iro n a s s is t ed by Brassica juncea t o Cd-po llut ed s o ilJ.Safety and EnvironmentaI Engineering,2023,30(3):244-251.L ellio ttia s p.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜 修复土壤镉污染，吴新国,吴万银，陶越，曾昱扬,廖克俊，陈(武汉大学资源与环境科学学院，湖北武汉430079)摘 要：利用植物富集土壤中重金属，是进行重金属污染土壤生态修复的一种重要手段。重金属抑制植物的生长 发育,导致植株矮小、生物量较低，是植物生态修复的难点。通过盆栽试验，探究根际促生菌
3、(.L ellio ttia sp.Kz9)和 100 nm纳米零价铁(nZVI100)单一或联合施用对不同浓度镉污染土壤中印度芥菜的生长及富集重金属的影响。结 果表明:nZVI100在低浓度(5 mg/kg)镉胁迫下可显著促进印度芥菜的生物量、根系发育，以及地上部分镉和铁的吸 收(/O.O5),nZVI1Oo在高浓度(20 mg/kg)镉胁迫下可显著提高印度芥菜的生物量、根系发育和地上部分铁的吸 收(pKz9与 nZVIi。联合处理组Kz9处理组，表明nZVI100在土壤重金属污染生态修复技术应用方面有较好的前景。关键词：纳米零价铁;根际促生菌L ellio ttia sp.Kz9)；镉污染
4、土壤;植物修复；印度芥菜中图分类号：X53 文章编号：1671-1556(2023)03-0244-08 收稿日期：2022-06-09DOI：10.13578/ki.issn.1671-1556.20220783 开放科学(资源服务)标识码(OSID):Remediatio n o f Cd-pulluted So il by Lelliottia sp.Kz9 and Nano scale Zero valent Iro n Assisted by Brassica j uncea to Cd-po lluted So ilZHANG Yuk e,WU Xinguo,WU Wa nyin.
5、TAO Yue,ZENG Yuya ng,LIAO Kejun,CHEN La nzh o u*(Sc h o o l o f Reso urc es and Enviro nmental Sc ienc es 9Wuh an Univ ersity,Wuh an 430079,Ch ina)Abst r ac t：Us ing pla nt s t o a c c umula t e h ea v y met a ls in s o il is a n impo rt a nt s t ra t e gy o s o il ec o lo gic a l res t o ra-t io n.
6、Ho we v er,h ea v y met a ls inh ibit t h e gro wt h a nd dev elo pment o f pla nt s,res ult ing in dwa rf pla nt s a nd lo w bio ma s s.Our s t udy explo res t h e ef f ec t s o f indiv idua l o r c o mbined a pplic a t io n o f pla nt gro wt h-pro mo-t ing rh izo ba c t eria(PGPR L ellio ttia s p
7、Kz9)a nd 100 nm na no s c a le zero v a lent iro n(nZVIio o)o n pla nt gro wt h a nd met a l a c c umula t io n in dif f erent c o nc ent ra t io ns o f c a dmium c o nt a mina t ed s o il t h ro ugh po t experime nt s.Th e res uIt s s h o w t h a t t h e t rea t ment o f nZVIio o a t lo w c a dmium
8、 lev el(5 mg/k g)c o uld s ignif ic a nt ly impro v e bio ma s s,ro o t mo rph o lo gic a l dev elo pment a nd c o nt ent o f c a dmium a nd iro n in s h o o t s(/V0 05)；t h e c o mbined a pplic a t io n o f Kz9 a nd nZVI100 po s it iv ely a f f ec t c h lo ro ph yll c o nt ent a nd iro n a bs o rpt
9、 io n o f B.junc e a(Q c o mbined Kz9 a nd nZVIio o t re a t me nt sKz9 t re a t me nt s,indic a t ing t h a t nZVIio o h a s a go o d pro s pec t in t h e a pplic a t io n o f h ea v y met a l po llut io n ec o lo gic a l res t o ra t io n t ec h no lo gy in s o il.基金项目：国家重点研发计划项目(2018YFC1801703)作者
10、简介：张玉克(1998-),女，硕士研究生，主要研究方向为土壤微生物与重金属修复。E-ma il：Zyk _ c ug126.c o m 通讯作者：陈兰洲(1976)，男，博士，教授，主要从事环境生物学方面的研究。E-ma il：c h enlzwh u.c o m.c n第3期张玉克等tL ellio ttia sp.Kz9与纳米零价铁强化印度芥菜修复土壤镉污染245Key wo r ds:na no s c a le zero v a le nt iro n；pla nt gro wt h-pro mo t ing rh izo ba c t eria(LeZZzo Mza s p.Kz9
11、)；c a dmium-po llut ed s o il;ph yt o remedia t io n；Brassic a j unc ea土壤重金属污染是我国最严重的环境问题之 一,其中镉污染面积已达13万h m2，涉及11个省市 25个地区镉可以通过采矿、工业和农业活动进 入土壤，因其具有不可降解性和强毒性，对人类健康 与生态环境产生不利的影响阂。目前应用广泛的物 理法和化学法修复土壤镉污染成本昂贵，还可能造 成“二次污染”，因而寻找安全可靠、环境友好、成本 低廉的方法来控制和减少土壤镉污染日益成为人们 关注的焦点。植物修复作为一种低成本和生态友好型的修复 技术，通过超富集植物的物理、化
12、学和生物过程吸收 和积累土壤中的重金属。然而植物对镉的吸收受 土壤性质、污染程度和植物类型等多种因素的影响，且植物生物量和对重金属的累积量有限，如地上 部分可累积大量镉的遏蓝菜CTh laspi c aerulesc ens)因生长缓慢、生物量有限，实际应用受到局限国；印 度芥菜CB.junc ea L.Cz e rn)虽然生长速度快，但其 累积重金属的能力有限冏。因此，如何提高超富集 植物的生物量和耐受重金属的程度是实现植物修复 技术的关键。外源施用微生物是一种有效地改善植物富集效 果的方法。研究表明，许多根际促生菌不但能够通 过分泌1-氨基环丙烷-1-竣酸(ACC)脱氨酶、产生铁 载体、抗
13、生素等来降低重金属毒性，缓解重金属对植 物的胁迫，而且也可以通过固氮、溶磷以及产生n引 喙乙酸(IAA)等宜接促进植物的生长。Ke等凹 的研究表明，具有固氮、产IAA与铁载体能力的 Bac illus s p.Eh 5和Eh 7可显著提高黑麦草的生物 量与铜累积量；表现多种促生能力的Bac illus s p.QX8和QX13可以促进龙葵的生长以及对镉、铅的 吸收匚诃。近年来，具有强还原性和大比表面积的纳 米零价铁(nZVI)亦被应用于联合植物进行土壤重 金属污染的修复，Za nd等口口研究发现，施用nZVI 有利于促进白车轴草的生长与土壤镉污染的修复。目前关于根际促生菌和nZVI单独或联合施
14、用 促进污染土壤植物修复的比较性研究仍然较少。为 了探讨根际促生菌、nZVI及其联合施用对印度芥菜 修复土壤镉污染的作用,本文主要研究内容为：根 际促生菌和nZVI单一或联合施用对镉污染土壤中 印度芥菜生物量、根系发育的影响；根际促生菌和 nZVI单独或联合施用下，镉在印度芥菜中的吸收与 迁移;根际促生菌和nZVI单独或联合施用下，印 度芥菜叶片叶绿素含量及铁含量的差异。以此探索 出促进印度芥菜生长及镉吸收的有效方法，从而为 镉污染土壤的生态修复技术应用提供理论基础。1材料与方法1.1试验材料本研究筛选菌株所用的土壤来自湖北省大冶市(1145620E,3059N)丛毛羊胡子草(Erio ph
15、orum.c o mo sum Ne e s)植被下的根际土壤，过筛去除 颗粒物，并在C条件下保存备用。1.2试验方法1.2.1 根际促生菌的分离、耐受与鉴定先取10.0 g植物根际土壤加入含有适量玻璃 珠的90 mL无菌水中，于25 C,150 r/min下振荡2 h,逐级稀释;然后取稀释度为10一3、10-4和10-5的 土壤稀释液100“L滴加到含镉(50 mg/L)的Lu-ria-Be rt a n固体培养基上，28 C培养5 d；再从平板 上挑取单个菌落于Cd浓度分别为100、200、300、400、500 mg/L的Luria-Be rt a n固体培养基上划线 培养，并选择生长速
16、度快、耐镉能力强的菌株L e i-lio ttia s p.Kz9(简称Kz9)进行后续试验。细菌16S rDNA测序使用16S通用引物(27F和 1492R、27F：5/-AGAGTTGATCCTGGCTCAG-3,1492R：5 TACGGYTACCTTGTIACGACTT-3)进 行16S rDNA基因扩增，并通过Ch ro ma s软件去除 两端质量低的序列，再用DNAMAN软件进行拼 接,将序列上传至NCBI进行序列匹配。1.2.2 根际促生菌促生能力的测定菌株产生IAA能力的测定参考Brie等、Glic k ma nn等的方法；通过相应的培养基测定菌 株的固氮解磷能力；产铁载体能力的检测采用国 际通用的CAS检测体系M；ACC脱氨酶活性的测 定参考Belimo v等页的研究。1.2.3 盆栽试验供试土壤取自无重金属污染的菜园，位于江苏 省淮安市(119241E,33276N)。供试土壤用 2 mm尼龙筛过筛处理，并于120C下灭菌1 h。参考 土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准(GB 15618-2018)中土壤镉的风险管控值为4 mg/k g,本试验将土壤中镉浓度分别