一種利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法
2023-07-10 01:45:06 3
一種利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法
【專利摘要】本發明涉及一種利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其包括如下步驟：a.土壤改良：在經過開採後的稀土礦區的土壤中施加動物糞便，所述動物糞便的施加量為130-170kg/100m2；b.植被修復：向經過a步驟處理的土壤中施播草本植物的種子，所述草本植物為柱花草、山毛豆、木豆、紫花苜蓿、香根草、馬唐草和兩耳草；接著，讓草本植物種子自然生長，形成植被。本發明的利用草本植物修復稀土礦區土壤生態的方法，能夠提升開採後的稀土礦區土壤中的細菌數量和種類、改善土壤生態。
【專利說明】-種利用草本植物於稀±礦區±壤生態修復的方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及稀±礦區±壤生態修復領域，具體涉及一種利用草本植物於稀±礦區 ±壤生態修復的方法。
【背景技術】
[0002] 我國稀±礦場資源豐富，稀±資源儲量、產量、銷售量和使用量均佔世界第一，是 世界第一大稀±資源國。長期W來，我國很多稀±礦區受到無節制地開採，致使礦區±壤結 構破壞、服力降低、有機質嚴重缺乏，植被難W生長。為了解決稀±產業可持續發展問題，我 國國務院新聞辦公室在2012年6月發布《中國稀±狀況和政策》白皮書，W加大我國稀± 資源和環境保護的力度。特別是2014年3月世貿組織裁定中國稀±限制案敗訴，說明我國 稀±礦開採、利用和修復的任務非常艱巨，稀±礦區如何邊開採邊治理成為我國的稀±礦 可持續發展的重要任務。
[0003] 由於國外相對稀±資源缺乏，可供我國參考的修複方案較少。因此，近年來我國 南方稀±礦區的植被生態修復多為自主創新的修複方案和研究，並試圖在機理水平上，從 ±壤結構、重金屬和理化性質等角度分析影響礦區植被生長的因素。如廣東省和平縣、福 建省長汀縣、江西省信豐縣、四川省冕寧縣開展了稀±礦場植被修復的研究，均篩選出適 合礦區修復的植物材料，而且獲得了一定成熟度的修複方案。也有部分研究進行了±壤 脅迫因子對兩耳草生長的影響，番茄對稀±元素的耐受性的模擬實驗，W及利用叢枝菌根 (Myeorrhizal化ngi)降低稀±重金屬對植物毒害的影響。雖然該些研究利用礦區現場試驗 和模擬試驗建立了一套植被修復的技術方案，但對於±壤中細菌群的多樣性和種類的提高 還存在一定的欠缺。
【發明內容】
[0004] 本發明的目的在於克服上述現有技術的缺陷，提供能夠提升開採後的稀±礦區± 壤中的細菌數量和種類、改善±壤生態的一種利用草本植物於稀±礦區±壤生態修復的方 法。
[0005] 為解決上述問題，本發明所採用的技術方案如下：
[0006] 一種利用草本植物於稀±礦區±壤生態修復的方法，其包括如下步驟：
[0007] a. ±壤改良；在經過開採後的稀±礦區的±壤中施加動物糞便，所述動物糞便的 施加量為 130-170kg/100m2 ;
[0008] b.植被修復；向經過a步驟處理的±壤中施播草本植物的種子，所述草本植物為 柱花草、山毛豆、木豆、紫花首薦、香根草、馬唐草和兩耳草；接著，讓草本植物種子自然生 長，形成植被。
[0009] 本發明中，優選的方案為所述a步驟中的動物糞便為雞糞。進一步優選的方案為 所述雞糞的施加量為150kg/100m 2。
[0010] 本發明中，優選的方案為所述草本植物種子自然生長的時間至少為1年。進一步 優選的方案為所述草本植物種子自然生長的時間至少為3年。
[0011] 本發明中，優選的方案為所述b步驟中的草本植物種子的施播量分別為；柱花草 種子 0. 1-0. 3kg/100m2、山毛豆種子 0. 3-0.化g/lOOm2、木豆種子 0. 3-0. 4kg/100m2、紫花首 薦種子 0. 2-0. 4kg/100m2、香根草種子 0. 1-0. 3kg/100m2、馬唐草種子 0. 1-0. 3kg/100m2 和 兩耳草種子0. 1-0. 3kg/100m2。進一步優選的是，柱花草種子0.化g/lOOm2、山毛豆種子 0. 5kg/100m2、木豆種子0. 3kg/100m2、紫花首薦種子0. 3kg/100m2、香根草種子0.化g/lOOm2、 馬唐草種子0.化g/lOOm 2和兩耳草種子0. 3kg/100m2。
[0012] 本發明中，優選的方案為所述柱花草種子按照行距為15-20cm、列距為20-30cm進 行施播；所述紫花首薦種子按照行距為20-30畑1、列距為30-40cm進行施播；所述香根草種 子按照行距為8-12畑1、列距為8-12cm進行施播；所述馬唐草種子按照行距為8-12畑1、列距 為10-15cm進行施播；所述兩耳草種子按照行距為10-15畑1、列距為10-15cm進行施播。進 一步優選的是，所述柱花草種子按照行距為18cm、列距為25cm進行施播；所述紫花首薦種 子按照行距為25cm、列距為35cm進行施播；所述香根草種子按照行距為10cm、列距為12cm 進行施播；所述馬唐草種子按照行距為10cm、列距為15cm進行施播；所述兩耳草種子按照 行距為13畑1、列距為14cm進行施播。
[0013] 與現有技術相比，本發明的優點是；採用本發明的方案，進過±壤的改良，W及播 種的草本植物種子自然生長，形成製備，完成±壤的生態修復；經過修復，經過開採的稀± 礦區±壤當中的細菌菌落和數量均得到了較大的提升，±壤生態得到了明顯的改善和恢 復。
[0014] 下面結合附圖【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015] 圖1為實施例1中的稀±礦區±壤修復過程圖；
[0016] 圖2實施例1中的稀±礦區±壤細菌SRAP多樣性變化圖；
[0017] 圖3實施例1中的基於SRAP的稀±礦區±壤細菌聚類分析圖；
[001引圖4實施例1中的稀±礦區±壤細菌不同遺傳距離闊值的類群變化圖；
[0019] 圖5實施例1中的稀±礦區±壤細菌主成分關係分布圖；
[0020] 圖6實施例1中的稀±礦區±壤細菌屬分類維恩關係圖；
[0021] 圖7實施例1中的稀±礦區±壤細菌屬比例的動態變化圖；
[0022] 其中，圖1中，a為處理前的±壤地表樣貌，b-d分別為處理第一年至第H年的±壤 地表樣貌；
[0023] 圖2中，其中a為開採前、b為開採後、c-e分別為修復處理第一年、第二年和第H 年植被修復的不同時期；na為片段觀察數、ne為有效片段數、h為nei' S基因多樣性指數， I為香農指數；
[0024] 圖3中，橫坐標為±壤中細菌間的遺傳距離，a-e分別代表稀±礦區開採前、開採 後和連續3年（修復第一年、修復第二年和修復第H年）植被修復的不同時期；圖中字母 a-e任意一個字母後的數值為遺傳距離閥值；
[00巧]圖4中，a-e分別代表稀±礦區開採前、開採後和連續3年（修復第一年、修復第 二年和修復第H年）植被修復的不同時期；
[0026] 圖5中，a-e分別代表稀±礦區開採前、開採後和連續3年（修復第一年、修復第二 年和修復第H年）植被修復的±壤細菌；I和II分別是不同的±壤細菌類群；PC-1和PC-2 分別是第一主成分和第二主成分；
[0027] 圖6中，a-e分別代表稀±礦區開採前、開採後和連續3年（修復第一年、修復第 二年和修復第H年）植被修復的不同時期；
[0028] 圖7中，a-e分別代表稀±礦區開採前、開採後和連續3年（修復第一年、修復第 二年和修復第H年）植被修復的不同時期。
【具體實施方式】
[0029] 實施例1
[0030] 一種利用草本植物於稀±礦區±壤生態修復的方法，其包括如下步驟：
[0031] a. ±壤改良；在經過開採後的稀±礦區的±壤中施加雞糞，所述動物糞便的施加 量為150kg/100m2 ;其中的稀±礦區為廣東省和平縣下車鎮815稀±礦區；
[0032] b.植被修復；向經過a步驟處理的±壤中施播草本植物的種子，所述草本植物為 柱花草、山毛豆、木豆、紫花首薦、香根草、馬唐草和兩耳草；接著，讓草本植物種子自然生長 3年，形成植被；
[0033] 所述b步驟中的草本植物種子的施播量分別為；柱花草種子0. 2kg/100m2、山 毛豆種子0.化g/lOOm2、木豆種子0. 3kg/100m2、紫花首薦種子0. 3kg/100m2、香根草種子 0. 2kg/100m2、馬唐草種子0.化g/lOOm2和兩耳草種子0. 3kg/100m2 ;所述柱花草種子按照行 距為18cm、列距為25cm進行施播；所述紫花首薦種子按照行距為25cm、列距為35cm進行施 播；所述香根草種子按照行距為10cm、列距為12cm進行施播；所述馬唐草種子按照行距為 10畑1、列距為15cm進行施播；所述兩耳草種子按照行距為13畑1、列距為14cm進行施播。
[0034] 從播種開始的3年內，每年的6月中旬採集該經過本發明方法進行修復處理的± 壤樣品、W礦區附近未受到破壞的±壤為對照（代表開採前±壤）、^及修復處理前（代表 開採後±壤）的±壤樣共5個樣品。±壤樣品取樣區面積1000m 2,每30m2設1個取樣點， 用無菌伊在0 - 20cm的±層分別採集±壤樣品。每一取樣點取± 500g，充分混勻後用無菌 塑膠袋分裝，接著在實驗室中進行細菌培養分離。
[0035] 取上述採集到的樣品，然後對樣品中的細菌多樣性進行測試，具體實驗方法和結 果如下：
[0036] 1.方法
[0037] 1. 1細菌分離和DNA提取
[0038] 稱取稀±礦區開採前、開採後、修復第一年、修復第二年和修復第H年共五份± 樣，每份0. 5g，分別裝入10ml無菌離也管，加入5ml重蒸水充分稀釋。每種稀釋息液各吸取 200 yl於固體培養基上塗布均勻。平板置35C恆溫培養箱倒置培養12-2化。再分別挑取 每個時期的±壤單菌落24個，於LB液體培養基中35C恆溫培養箱震蕩培養12-2化。細菌 DNA提取方法參考劉文發表的論文（劉文，柯輝鵬，梁紅.動植物總核酸提取試驗.仲惜 農業技術學院學報，2008, 21 (3) : 17-21.)中的總核酸提取方法。
[0039] 1. 2.細菌SRAP分子柄記分析
[0040] SRAP擴增引物參照李春楠發表的論文（李春楠，崔海瑞，王偉博.用SRAP標記 研究根際±壤微生物的遺傳多樣性.生物多樣性，2011，19(4) : 485-493.)中的方法，挑選 F1R3、F1R8、F2R3、巧R4、F5R3、巧R7六組引物對各組樣品進行PCR擴增（詳見下表1)。擴 增條件如下；在25ul的反應體系中，lOXBuffer 2. 5y 1，MgClal. 5y 1，dNTPs ly 1，引物 各 0. 5y l，Taq 酶 0. 5y 1，(1地2〇 補至 25y 1 ;擴增程序為；94°C 5min ;94°C 45s ;35°C Imin, 72°C lmin30s，5 個循環；94°C 45s，50°C lmin，72°C lmin30s，共 35 個循環；72°C延伸 lOmin， 4°C保存。
[0041] 擴增樣品在6 %聚丙帰醜胺凝膠中電泳，0. 1% AgN〇3中染色，顯影（四測酸軸 0.076g+Na0H 6g+1.6ml甲酵，加水至400ml)後的膠片在凝膠成像系統中用白光進行拍照 〇
[004引 1. 3細菌16S rDNA基因擴增和測序
[004引 細菌16S rDNA序列的引物參考表1。PCR反應體系為；lOXBuffer 5 y 1， MgCl22. 4y 1，dNTPs 2y 1，引物各 ly 1，Taq 酶 ly 1，dd&O 補至 50y 1。反應程序為 95°C 預變性4111111，941：變性453,571：退火453,721：延伸2111111，循環30次，最後721：延伸 lOmin，4°C保存。樣品擴增後取3 y 1在1. 5%瓊脂糖凝膠電泳中檢測，電泳結果顯示目的條 帶清晰可辨後送英濰捷基（invitrogen，上海）貿易有限公司測序。
[0044] 表1引物名詞與序列
[0045]
【權利要求】
1. 一種利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在於包括如下步驟： a. 土壤改良：在經過開採後的稀土礦區的土壤中施加動物糞便，所述動物糞便的施加 量為 130-170kg/100m2 ; b. 植被修復：向經過a步驟處理的土壤中施播草本植物的種子，所述草本植物為柱花 草、山毛豆、木豆、紫花苜蓿、香根草、馬唐草和兩耳草；接著，讓草本植物種子自然生長，形 成植被。
2. 根據權利要求1所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在 於：所述a步驟中的動物糞便為雞糞。
3. 根據權利要求2所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在 於：所述雞糞的施加量為150kg/100m2。
4. 根據權利要求1所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在 於：所述草本植物種子自然生長的時間至少為1年。
5. 根據權利要求4所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在 於：所述草本植物種子自然生長的時間至少為3年。
6. 根據權利要求1所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在於 所述b步驟中的草本植物種子的施播量分別為：柱花草種子0. 1-0. 3kg/100m2、山毛豆種子 0. 3-0. 5kg/100m2、木ja種子 0. 3-0. 4kg/100m2、紫花苜猜種子 0. 2-0. 4kg/100m2、香根草種子 0. 1-0. 3kg/100m2、馬唐草種子 0. 1-0. 3kg/100m2 和兩耳草種子 0. 1-0. 3kg/100m2。
7. 根據權利要求6所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵 在於：柱花草種子〇. 2kg/100m2、山毛豆種子0. 5kg/100m2、木豆種子0. 3kg/100m2、紫花苜 猜種子0. 3kg/100m2、香根草種子0. 2kg/100m2、馬唐草種子0. lkg/100m2和兩耳草種子 0? 3kg/100m2。
8. 根據權利要求1所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在於 所述b步驟中的草本植物種子的施播量分別為：所述柱花草種子按照行距為15-20cm、列距 為20-30cm進行施播；所述紫花苜蓿種子按照行距為20-30cm、列距為30-40cm進行施播； 所述香根草種子按照行距為8-12cm、列距為8-12cm進行施播；所述馬唐草種子按照行距為 8_12cm、列距為10_15cm進行施播；所述兩耳草種子按照行距為10_15cm、列距為10_15cm 進行施播。
9. 根據權利要求8所述的利用草本植物於稀土礦區土壤生態修復的方法，其特徵在於 所述b步驟中的草本植物種子的施播量分別為：所述柱花草種子按照行距為18cm、列距為 25cm進行施播；所述紫花苜蓿種子按照行距為25cm、列距為35cm進行施播；所述香根草種 子按照行距為l〇cm、列距為12cm進行施播；所述馬唐草種子按照行距為10cm、列距為15cm 進行施播；所述兩耳草種子按照行距為13cm、列距為14cm進行施播。
【文檔編號】A01G1/00GK104396551SQ201410778967
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2014年12月15日 優先權日:2014年12月15日
【發明者】粱紅, 劉勝洪, 楊妙賢, 周玲豔, 劉 文 申請人:仲愷農業工程學院