專利名稱：一種促進(jìn)植物和微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高植物和微生物在尾礦區(qū)耐旱的方法，特別是利用耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)提高植物和微生物對(duì)干旱的耐受性，促進(jìn)植物和微生物的生長(zhǎng)和繁殖，達(dá)到植物和微生物修復(fù)尾礦以及阻礙尾礦渣中的重金屬遷移污染周邊的土壤和水體的目的。
背景技術(shù)：
金屬尾礦渣持水力弱導(dǎo)致的過(guò)度干旱是尾礦庫(kù)植被缺乏和土著微生物稀少的重要原因。采用輔助措施，提高植物和微生物的抗旱性能，可在干旱的尾礦渣堆存區(qū)上促進(jìn)植物和土著微生物生長(zhǎng)和繁殖，重建植被，從而有效控制礦渣中的重金屬隨雨水與揚(yáng)塵擴(kuò)散，重建的植被還可控制土壤侵蝕和水土流失，增加土壤營(yíng)養(yǎng)，恢復(fù)退化生態(tài)系統(tǒng)和美化環(huán)境。我們通過(guò)試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，尾礦渣堆放區(qū)進(jìn)行植被重建時(shí)，水分是及其重要的限制 因子。研究發(fā)現(xiàn)在沒(méi)有生長(zhǎng)植被的尾礦庫(kù)中也有微生物存在，主要是細(xì)菌、真菌和放線菌等，但數(shù)量極少，生長(zhǎng)緩慢，由于缺乏水分和營(yíng)養(yǎng)，大部分處于休眠狀態(tài)。微生物的代謝有利于尾礦養(yǎng)分的循環(huán)，增加尾礦的肥力，可以為植物提供部分營(yíng)養(yǎng)，同時(shí)植物的根系也為微生物的生長(zhǎng)提供了場(chǎng)所和養(yǎng)分。因此，在尾礦植物修復(fù)時(shí)，在植物種植坑內(nèi)添加一些富含營(yíng)養(yǎng)的保水物質(zhì)，可以促進(jìn)植物和微生物在尾礦庫(kù)的生長(zhǎng)繁殖。尾礦渣的水分的缺乏成了限制植物生存的主要因素，導(dǎo)致了植物不能在尾礦庫(kù)上生長(zhǎng)，在植被重建時(shí)，可采用保水措施來(lái)促進(jìn)植物在尾礦上生長(zhǎng)。研究發(fā)現(xiàn)，竹纖維、植物凝膠等有較強(qiáng)的吸水能力和水分的緩釋能力，在植物栽培的基質(zhì)中添加竹纖維、植物凝膠等，使基質(zhì)中的水分長(zhǎng)期保存，促進(jìn)植物和微生物在干旱的尾礦庫(kù)渣上生長(zhǎng)和繁殖?；谖覀兊难芯拷Y(jié)果，在植物修復(fù)尾礦庫(kù)時(shí)，根據(jù)尾礦庫(kù)的特點(diǎn)，本發(fā)明采用對(duì)環(huán)境友好的耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，該培養(yǎng)基質(zhì)具有緩釋水分的功能，可較長(zhǎng)時(shí)間保持水分和提供部分營(yíng)養(yǎng)，提高植物和微生物對(duì)尾礦干旱的耐受性，促進(jìn)植物和微生物的生長(zhǎng)和繁殖，為快速有效地對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行植被恢復(fù)和生物修復(fù)提供了一種新的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種促進(jìn)植物和微生物在干旱的礦渣上生長(zhǎng)和繁殖的方法，該方法具有成本低、操作簡(jiǎn)便、對(duì)環(huán)境友好以及可廣泛用于尾礦植被恢復(fù)和礦山污染控制等優(yōu)點(diǎn)。一種促進(jìn)植物和微生物在干旱尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖的方法，步驟如下
(1)配制混合肥料A:用生物酶脫膠后的竹纖維、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便和菜園土配制而成，各組分的質(zhì)量配比為用生物酶脫膠后的竹纖維5-10份，發(fā)酵后的動(dòng)物糞便15-25份，菜園土 60-70份；
(2)配制混合肥料B:混合肥料B為改良MS (Murashige and Skoog)固體培養(yǎng)基，配制方法為MS液體培養(yǎng)基按常規(guī)的方法配制，在配置好的MS液體培養(yǎng)基中按體積每升中加入20-30 g蔗糖和2. 5-3. Og植物凝膠，80-90°C加熱10-20分鐘，冷卻后，切成長(zhǎng)、寬、高為O.5-1. O厘米大小的方塊，備用。(3)耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的配制按質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配制，5. 0-6. O份混合肥料A，0. 5-1. O份混合肥料B，6. 0-8. O份的尾礦渣，并混合均勻；
(4)在干旱的尾礦渣污染區(qū)平整樣地，打造種植坑，種植坑長(zhǎng)10-20cm、寬10-20cm、深15-20cm ;每個(gè)種植坑中放滿入保水營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)； (5)在種植坑中栽培佛甲草7i/ eari )和野葛(/^/eraria在每個(gè)種植坑在移栽4-5厘米長(zhǎng)的佛甲草2-4株和1-2個(gè)野葛的匍匐莖(節(jié)上含有不定根)，佛甲草根部覆蓋稻田土 l_2cm，野葛的匍匐莖(節(jié)上含有不定根)覆蓋稻田土 3-4cm，種好后澆水。(6)植物凋落后，讓這些植物凋落物自然腐爛，以保持尾礦栽培地更多的水分和有機(jī)質(zhì)。作為優(yōu)選，步驟(I)中用生物酶脫膠后的竹纖維、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便和菜園土的最佳質(zhì)量配比為用生物酶脫膠后的竹纖維7份、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便20份和菜園土 70份。作為優(yōu)選，步驟(2)中，在配置好的MS液體培養(yǎng)基中按體積每升中加入25g蔗糖和2. 8g植物凝膠。作為優(yōu)選，步驟(3)中，按質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配制，5. 5份混合肥料A，0. 7份混合肥料B，
6.O份的尾礦渣。本發(fā)明的原理
本發(fā)明是基于尾礦渣的保水性差、有機(jī)質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)元素含量低等而產(chǎn)生的。混合肥料A中的竹纖維吸水性和持水性強(qiáng)，可緩慢釋放其持有的水，動(dòng)物糞便等含有豐富有機(jī)質(zhì)，因此混合肥料A有高保水性作用和提供有機(jī)質(zhì)等；混合肥料B是中的MS培養(yǎng)基為植物和微生物生長(zhǎng)需要的提供營(yíng)養(yǎng)元素，植物凝膠有保水的功能，蔗糖為微生物的生長(zhǎng)提供了碳源；耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的尾礦渣中含有少量的土著微生物。佛甲草具有適應(yīng)性強(qiáng)、耐旱、耐鹽堿、耐貧瘠等特點(diǎn)，在礦渣堆放區(qū)的邊緣能正常生長(zhǎng)，是干旱地區(qū)生長(zhǎng)的先鋒植物。野葛是一種草質(zhì)藤本豆科植物，有固氮的功能，耐旱、耐貧瘠等特點(diǎn)，在礦渣堆放區(qū)的邊緣正常生長(zhǎng)。土著微生物適應(yīng)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，在保水營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)中可以快速生長(zhǎng)和繁殖。本發(fā)明的有益效果
添加的竹纖維和植物凝膠都來(lái)源于植物，在一定時(shí)間內(nèi)可以被微生物降解，不存在環(huán)境污染。佛甲草和野葛耐旱性強(qiáng)，通過(guò)本發(fā)明的處理，在這些植物能在降水少，持水力弱的尾礦渣中正常生長(zhǎng)，同時(shí)這些植物生長(zhǎng)快，在較短時(shí)間內(nèi)形成較密的植被；本發(fā)明促進(jìn)了尾礦渣中的土著微生物由休眠狀態(tài)向生長(zhǎng)狀態(tài)轉(zhuǎn)變而大量繁殖，有利于尾礦養(yǎng)分的循環(huán)，增加尾礦的肥力，促進(jìn)了植物生長(zhǎng)，同時(shí)植物根系也為微生物的生長(zhǎng)提供了場(chǎng)所，通過(guò)本發(fā)明，在礦渣栽培區(qū)形成了植物和微生物生存的生態(tài)空間，隨著植物和微生物的擴(kuò)大和蔓延，可使整個(gè)礦渣堆放區(qū)形成植物和微生物生存的生態(tài)空間，從而在整個(gè)尾礦庫(kù)上形成植被。佛甲草多年生植物草本，含水量極高，主莖匍匐生長(zhǎng)，著地各節(jié)能長(zhǎng)出不定根和分枝，這些根枝伏地蔓延，可發(fā)展為龐大株叢。野葛是豆科植物，通過(guò)其生物固氮可增加礦渣中氮含量，其地下塊莖發(fā)達(dá)，干旱時(shí)是可以依靠塊莖的水分和營(yíng)養(yǎng)，從而保證了其能在干旱尾礦庫(kù)生存和繁殖。野葛都是多年生的植物，繁殖方式多樣，即可種子繁殖又可營(yíng)養(yǎng)繁殖，可以在短時(shí)間內(nèi)獲得大量的植株，其塊根和地上的匍匐莖能進(jìn)行無(wú)性繁殖，分蘗能力強(qiáng)，同時(shí)匍匐莖和地上的匍 匐莖的水分運(yùn)輸系統(tǒng)是相連的，干旱時(shí)還可以依靠塊根中的水分支持地上部分的基礎(chǔ)代謝。這些植物第一次人工栽培后，不需再次播種。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
基質(zhì)的保水力測(cè)試
(O配制混合肥料A :用生物酶脫膠后的竹纖維、發(fā)酵后動(dòng)物糞便和菜園土配制而成，各組分的重量配比為用生物酶脫膠后的竹纖維10kg，發(fā)酵后動(dòng)物糞便25kg和菜園土 60kg,混勻后備用；
(2)配制混合肥料B :混合肥料B為改良MS (Murashige and Skoog)固體培養(yǎng)基，配制方法為MS液體培養(yǎng)基按常規(guī)的方法配制，在配置好的MS液體培養(yǎng)基中按體積每升中加入20 g蔗糖和3 g植物凝膠，80°C加熱20分鐘，冷卻后，切成長(zhǎng)、寬、高均為O. 5厘米大小的方塊，備用。(3)耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的配制按質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配制，5. O kg混合肥料A，0.5 kg混合肥料B，8.0 kg風(fēng)干的尾礦渣(取自湖南某未生長(zhǎng)植物鉛鋅尾礦庫(kù))，并混合均勻，備用；
(4)以取自湖南某未生長(zhǎng)植物的風(fēng)干的鉛鋅尾礦渣為對(duì)照，取IOkg耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)和鉛鋅尾礦渣，分別裝入塑料水桶中，每桶加水I. Okg后，稱重后放置室內(nèi)，設(shè)置3個(gè)重復(fù)，30天后再對(duì)每個(gè)桶進(jìn)行稱重，以減少的重量計(jì)為水分的損失量。結(jié)果表明，為對(duì)照損失的重量平均為O. 95kg，耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)損失的重量平均為O. 23 kg。本試驗(yàn)說(shuō)明，與對(duì)照相比，耐旱保水營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的保水能力4倍以上，具有很強(qiáng)的保水性能。實(shí)施例2
植物材料佛甲草yifleare)和野葛(/teraria Ioba ta ) 其它材料混合肥料A、混合肥料B和尾礦渣(取自未長(zhǎng)植被的湖南某鉛鋅尾礦庫(kù))。(I)配制混合肥料A :用生物酶脫膠后的竹纖維、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便和菜園土配制而成，各組分的重量配比為用生物酶脫膠后的竹纖維70kg、發(fā)酵后動(dòng)物糞便200kg和菜園土 700kg進(jìn)行配制,混勻備用；
(2)配制混合肥料B :混合肥料B為改良MS培養(yǎng)基，配制方法為MS液體培養(yǎng)基按常規(guī)的方法配制，在配置好的MS液體培養(yǎng)基中按體積每升中加入25. O g蔗糖和2. 8 g植物凝膠，85°C加熱15分鐘，冷卻后，切成長(zhǎng)、寬、高為I厘米大小的方塊，備用。(3)抗旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的配制按質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配制，600kg份混合肥料A，IOOkg份混合肥料B，700kg的尾礦渣，并混合均勻；
(4) 3-4月，在未長(zhǎng)植被的湖南某鉛鋅尾礦渣污染區(qū)平整樣地，打造種植坑，種植坑長(zhǎng)10cm、寬10cm、深20cm。每個(gè)種植坑中放滿耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)；在種植坑中栽培佛甲草和野葛，在每個(gè)種植坑在移栽5厘米長(zhǎng)的佛甲草3株和2根野葛的匍匐莖(節(jié)上含有不定根)，佛甲草根部覆蓋稻田土 2cm，野葛的匍匐莖覆蓋稻田土 4cm，種好后澆水。(5)入冬后，植物凋落，讓這些植物凋落物自然腐爛在礦渣區(qū)。
(6)第二年4-5月，統(tǒng)計(jì)每一種植坑中繁殖的幼苗數(shù)；土壤微生物計(jì)數(shù)采用稀釋平板法測(cè)定土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌的微生物，以未處理的礦渣為對(duì)照。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每一種植坑繁殖的野葛幼苗平均為25株，佛甲草的匍匐莖能長(zhǎng)出的苗平均為29株，野葛和佛甲草能夠在尾礦區(qū)快速繁殖，尾礦渣中細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量均比對(duì)照顯著提高，細(xì)菌、真菌、放線菌與對(duì)照相比數(shù)量分別增加了 32、15、17倍。本實(shí)例表明，利用本發(fā)明的方法，可以使促進(jìn)植物和微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖。實(shí)施例3
植物材料佛甲草和野葛。其它材料混合肥料A、混合肥料B和尾礦渣(取自未長(zhǎng)植被的湖南某錳尾礦庫(kù))。(I)配制混合肥料A :用生物酶脫膠后的竹纖維、發(fā)酵后動(dòng)物糞便和菜園土配制而 成，各組分的重量配比為用生物酶脫膠后的竹纖維50kg、發(fā)酵后動(dòng)物糞便150kg和菜園土650kg ；
(2)配制混合肥料B :混合肥料B為改良MS固體培養(yǎng)基，配制方法為MS液體培養(yǎng)基按常規(guī)的方法配制，在配置好的MS液體培養(yǎng)基中按體積每升中加入30 g蔗糖和2. 5 g植物凝膠，90°C加熱10-20分鐘，冷卻后，切成長(zhǎng)、寬、高為O. 5厘米大小的方塊，備用。(3)抗旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的配制按質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配制550kg份混合肥料A，70kg份混合肥料B, 600kg份的尾礦洛,并混合均勻；
(4)3-4月，未長(zhǎng)植被的湖南某錳尾礦區(qū)平整樣地，打造種植坑，種植坑長(zhǎng)20cm、寬20cm、深15cm。每個(gè)種植坑中放滿入保水營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)。在種植坑中栽培佛甲草和野葛，在每個(gè)種植坑在移栽4厘米長(zhǎng)的佛甲草4株和I塊野葛的匍匐莖(節(jié)上含有不定根)，佛甲草根部覆蓋稻田土 l_2cm,野揭的匍匍莖覆蓋稻田土 3_4cm,種好后燒水。(5)入冬后，植物凋落，讓這些植物凋落物自然腐爛在礦渣區(qū)。6)第二年4-5月，統(tǒng)計(jì)每一種植坑中產(chǎn)生的幼苗數(shù)；土壤微生物計(jì)數(shù)采用稀釋平板法測(cè)定土壤中細(xì)菌、真菌、放線菌的微生物，以未處理的礦渣為對(duì)照。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，每一種植坑繁殖的野葛幼苗平均為17株，佛甲草匍匐莖長(zhǎng)出的苗平均為35株，野葛和佛甲草能夠在礦渣區(qū)生長(zhǎng)和快速繁殖，細(xì)菌、真菌、放線菌與對(duì)照相比數(shù)量分別增加了 28、16、14倍。本實(shí)例表明，本發(fā)明的方法，可以使促進(jìn)植物和微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖。以上僅僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式，根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)思，本領(lǐng)域人員可以利用本方法促進(jìn)持水力弱的其他金屬尾礦和干旱地區(qū)鹽堿的植物和微生物的生長(zhǎng)，達(dá)到生物修復(fù)的目的，類似的變換和修改均屬于本發(fā)明的實(shí)質(zhì)。
權(quán)利要求
1.一種促進(jìn)植物和微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖的方法，其特征是利用耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)保持水分和提供營(yíng)養(yǎng)，步驟如下 (O配制混合肥料A :用生物酶脫膠后的竹纖維、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便和菜園土配制而成，各組分的質(zhì)量配比為用生物酶脫膠后的竹纖維5-10份、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便15-25份和菜園土 60-70份； (2)配制混合肥料B :混合肥料B是一種改良的MS (Murashige and Skoog)固體培養(yǎng)基，配制方法為MS液體培養(yǎng)基按常規(guī)的方法配制，在配置好的MS液體培養(yǎng)基中按體積每升中加入20-30g蔗糖和2. 5-3. Og植物凝膠，80-90°C加熱10-20分鐘，冷卻后，切成長(zhǎng)、寬、高為O. 5-1厘米大小的方塊； (3)耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)的配制按質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配制，5.0-6. O份混合肥料A，O. 5-1. O份混合肥料B，6. 0-8. O份的尾礦渣，并混合均勻； (4)在干旱的尾礦渣區(qū)平整樣地，打造種植坑，種植坑長(zhǎng)10-20cm、寬10-20cm、深15-20cm ;每個(gè)種植坑中放滿入耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)； (5)在種植坑中栽培佛甲草7i/ eari )和野葛(/^/eraria在每個(gè)種植坑在移栽4-5厘米長(zhǎng)的佛甲草2-4株和1-2個(gè)野葛的匍匐莖(節(jié)上含有不定根)，佛甲草根部覆蓋稻田土 l_2cm，野葛的匍匐莖覆蓋稻田土 3-4cm，種好后澆水； (6)植物凋落后，讓這些植物凋落物自然腐爛，以保持尾礦栽培地更多的水分和有機(jī)質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的促進(jìn)植物和微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖的方法，其特征是，步驟(I)中用生物酶脫膠后的竹纖維、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便和菜園土的最佳質(zhì)量配比為用生物酶脫膠后的竹纖維7份、發(fā)酵后的動(dòng)物糞便20份和菜園土 70份。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的促進(jìn)植物和微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖的方法，其特征是，步驟(2)中，在配置好的MS液體培養(yǎng)基中按體積每升中加入25g蔗糖和2. Sg植物凝膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的促進(jìn)植物和微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖的方法，其特征是，步驟(3)中，按質(zhì)量份數(shù)進(jìn)行配制，5. 5份混合肥料A，O. 7份混合肥料B，6. O份的尾礦渣。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種利用耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)來(lái)促進(jìn)植物和微生物在金屬尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖的方法，從而達(dá)到在尾礦區(qū)重建植被的目標(biāo)。該方法是先配置好耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)，然后把耐旱營(yíng)養(yǎng)基質(zhì)施于在尾礦區(qū)打造的植物種植坑中，在種植坑中栽種佛甲草(Sedumlineare)和野葛(Puerarialobata)，利用該方法可促進(jìn)植物和土著微生物在尾礦區(qū)生長(zhǎng)和繁殖，并形成較密的植被和豐富的微生物群落。本發(fā)明可用于尾礦和干旱鹽堿地區(qū)的植被重建和生物修復(fù)。
文檔編號(hào)C05F15/00GK102907224SQ201210362608
公開日2013年2月6日 申請(qǐng)日期2012年9月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月26日
發(fā)明者嚴(yán)明理, 馮濤, 向言詞, 劉麗莉, 柴立元, 李夕兵 申請(qǐng)人:中南大學(xué)