[发明专利]一种农用微生物菌剂防治土壤重金属污染农作物技术

说明书

技术领域

《一种农用微生物菌剂防治土壤重金属污染农作物技术》属于生物工程技术领域。涉及生物学的微生物学、分子生物学、土壤微生物学、生物化学和细胞学，涉及土壤动力学、土壤化学。

背景技术

随着经济发展，我国一些地方耕地遭受工业污染，其中土壤重金属污染又使农作物重金属含量超标。受污染农作物经过食物链进入人体造成危害。土壤重金属污染主要有5种对人体危害较大。

汞：食入后直接沉入肝脏，对大脑、神经、视力破坏极大。天然水每升水中含0.01毫克，就会导致人中毒。

镉：导致高血压，引起心脑血管疾病；破坏骨骼和肝肾，并引起肾衰竭。

铅：是重金属污染中毒性较大的一种，一旦进入人体将很难排除。能直接伤害人的脑细胞，特别是胎儿的神经系统，可造成先天智力低下

*砷：是砒霜的组分之一，有剧毒，会致人迅速死亡。长期接触少量砷，会导致慢性中毒致人死亡。另外还有致癌性。

上述四种任何一种都能引起人的头痛、头晕、失眠、健忘、痴呆、神精错乱、关节疼痛、结石、癌症 。

铬：可致腹部不适及腹泻等中毒症状，引起过敏性皮炎或湿疹。对呼吸道有刺激和腐蚀作用，引起咽炎、支气管炎等。过量摄入者，易得鼻炎、结核病、腹泻、支气管炎、皮炎等。

土壤重金属污染主要来自农药、化肥、废水、污泥和大气沉降等。如汞主要来自含汞废水，镉、铅污染主要来自冶炼排放和汽车废气沉降，砷则被大量用作杀虫剂、杀菌剂、杀鼠剂和除草剂。这些重金属一般以小分子状、离子状进入土壤很难去除，并通过植物根系在作物籽实、茎叶中富集，再经过食物链进入人体造成上述危害。重度污染会立即造成环境安全事故。如2012年1月15日，广西龙江河拉浪水电站网箱养鱼出现少量死鱼现象，经查，龙江河宜州拉浪码头前200米水质重金属镉超标80倍。农历龙年春节，龙江河段检测出重金属镉含量超标，使得沿岸及下游居民饮水安全，土地环境安全遭到严重威胁。这是一次重大重金属环境污染事件。轻度污染问题更严重，因为人们并不在意，多数情况下这种危害经过数年才爆发。一旦成病往往是致命的、极为痛苦的、无药可救的或留下终身残疾。

目前治理土壤重金属污染采用休耕，换土，植物吸附等方法。这些方法占用土地资源大，成本高，时效差。本发明采用农用微生物菌剂阻止农作物根部吸收土壤重金属达到防治污染目的。作物根系表面吸收土壤养分可分为两种情况。一种称为主动吸收，这是养分离子穿过细胞质膜进入细胞的过程。这一过程具有选择性，可以逆浓度梯度进入细胞，即植物吸收根系外的养分是根据自身的需要选择，养分可以由细胞外浓度低的溶液中，进入细胞内浓度高的细胞质中。因此，这是一个耗能过程。另一种称为被动吸收，这是土壤溶液中的养分，通过细胞间的空隙，扩散进入根系的过程，不具有上述主动吸收的特点。尤其是根表面及其周围(根际)养分的浓度低，而根际外的养分浓度高，两者之间的浓度差可使根际外的养分向根际迁移扩散，并顺浓度梯度进入根系内。两种吸收方式的养分都以离子状态进入，也有一些有机态养分（各种氨基酸、磷酸已糖、磷酸甘油酸、酰胺等）通过根系直接吸收，其大小也与离子态相当。大分子是无法进入植物根系的，这点很重要。本发明就是利用微生物聚合金属离子的生命特性，阻断重金属进入农作物根系，达到防治目的。

*（砷在化学元素表中是非金属，但具有典型的金属性）。

发明内容

本发明选用重金属污染土壤中优秀功能菌进行工业化生产制成菌剂。菌剂或适配有机质制成的生物有机肥，施用于重金属污染土壤，农作物重金属含量不会超标。本发明农用微生物菌剂既不能分解也不能拿出土壤中的重金属。它的主要机理是络合重金属分子，阻止农作物根部吸收。本发明选用的菌种在生命过程中吸附重金属离子进行氧化还原反应，置换有用的物质形成甲基化，并将产生的有机金属排出。不断重复加上菌群的作用，使重金属小分子络合成大分子，作物根系无法吸收阻断了污染。我们还要注意，上述过程是可逆的，重金属大分子在某些自然条件下，依然还能转成离子状态。只要每生产季坚持施用本产品，就能在重金属污染地种出合格农产品。连续施用3-5年后重金属大分子会变成巨分子，有条件时可以用物理的方法把它们从土壤中取出。

从来自山西、河北、内蒙古、山东等地区的重金属污染土壤土样中分离得到7株枯草芽孢杆菌，4株胶质芽孢杆菌。二种菌各筛选出一株产生氧化还原酶最高的菌株，经工业化生产，以不同浓度适配制成复合微生物菌剂。各菌种互相不拮抗，作用互补，提高了络合重金属分子的效率。