一種提高水生植物淨化水效果的方法與流程
2023-10-23 23:04:22 2
本發明涉及環境生態學領域，尤其涉及一種提高水生植物淨化水效果的方法。
背景技術：
隨著水體中有機物汙染水平的不斷提高，水生植物淨化水的研究方法引起了國內外的廣泛關注。對水體而言，最嚴重的問題就是氮磷的超標導致的水體富營養化。水體富營養化是指在人類活動的影響下，氮磷等營養物質大量進入水中，導致水中營養元素過剩，水生植物和藻類大量繁殖，致使水體透明度下降、溶解氧降低、魚類及其它生物大量死亡的現象。這一現象嚴重破壞了自然界的生態平衡，不利於社會的可持續發展。
國家知識產權局於2016年7月13日公布的一篇專利申請號為201610138804.7，名稱：一種提高水生美人蕉對阿特拉津抗性的方法，此專利提出如下技術方案：本發明採用菌根技術，形成水生美人蕉和摩西球囊黴的菌根共生體，從而提高水生美人蕉在阿特拉津汙染的水體中的抗性。該方法存在如下的技術問題：該方法只能說明水生美人蕉和摩西球囊黴形成的菌根共生體對阿特拉津汙染的水體具有淨化效果，並不能說明菌根共生體可以降解水體中的其他有機汙染物，具有一定的局限性，因此，該方法難以在環境生態學領域推廣和應用。
目前人們在除去水中有機汙染物常用的方法有膜分離技術、化學氧化技術和吸附法等，這些方法在實際的操作過程中，不僅花費的成本較高、操作複雜，而且對水體有一定的汙染，因此，這些方法難以在環境領域推廣和應用。
技術實現要素：
本發明要解決的技術問題是提供一種能高效去除水體中有機汙染物、成本低且對水體無汙染的水生植物淨化水效果的方法。本發明利用水生植物和菌株形成菌根共生體來提高水生植物對水體中汙染物的降解能量，從而達到水生植物淨化水的效果。
為了解決上述技術問題,本發明提供了一種提高水生植物淨化水效果的方法，具體步驟如下：
(1)將水生植物的種子用0.1～0.3％的高錳酸鉀溶液浸泡30～50min，並將浸泡後的種子用水清洗一遍；
(2)將步驟(1)中用水清洗過的種子放入溫度為20～25℃的水中浸泡12～15h，並將浸泡後的種子放入溫度為23℃的培養箱中催芽，即得芽苗，備用；
(3)將沙子和土壤先後置於0.15MPa、121℃的高壓蒸汽鍋中滅菌2～4h，將滅菌後的沙子、土壤與蛭石按1:1:1混合均勻製成基質，並將基質稱重裝入盆缽內，備用；
(4)將步驟(2)中備用的芽苗種植於步驟(3)中備用的盆缽內，同時將與芽苗共生的菌株接種到基質中，芽苗在盆缽內培養3～4個月，即得幼苗；
(5)將霍格蘭氏營養液配製成化學需氧量為40～800mg/L、總氮含量為2～40mg/L、總磷含量為0.4～8mg/L的營養液，將配製的營養液加水至3.5L,即得氮磷汙水，將氮磷汙水裝入塑料桶內，備用；
(6)將步驟(4)中所得幼苗插至定植籃內，並將插有幼苗的定植籃放置於步驟(5)中備用的塑料桶內。
進一步地，所述步驟(1)中將水生植物的種子用0.1％的高錳酸鉀溶液浸泡30min。
進一步地，所述步驟(4)中菌株為摩西球囊黴或脆無梗囊黴。
進一步地，所述步驟(5)中霍格蘭氏營養液的配方為MgSO4·7H2O 0.246g/mL、CaCl2 0.111g/mL、NH4Cl 0.0535g/mL、KH2PO4 0.136g/mL、KNO3 0.101g/mL、微量元素儲備液及鐵鹽儲備液。
進一步地，所述微量元素儲備液的配方為H3BO3 2.86g/L、MnCl2·4H2O 1.82g/L、ZnSO4·7H2O 0.22g/L、NaMoO4·2H2O 0.99g/L、CuSO4·5H2O 0.09g/L；所述鐵鹽儲備液的配方為FeSO4·7H2O 0.496g/L、Na2EDTA 1.5g/L。
與現有技術相比，本發明所達到的有益效果：
(1)本發明主要是利用水生植物和菌株相互作用形成菌根共生體來提高水生植物對水體中汙染物的降解能量，從而達到淨水的效果；菌根可以擴大水生植物根系吸收面，增加對原根毛吸收範圍外的元素的吸收能力，同時菌根可以從土壤中吸收養分、水分供給植物，從而保證植物的生長。
(2)本發明中菌根可以增加水中微生物的活性，從而促進微生物對水體中的有機物進行分解，一方面可以避免水體富營養化的現象，保障水生動物或植物的正常生長，另一方面菌根將吸收的養分輸送給與其共生的植物，保證植物有充足的養分吸收。
(3)本發明中水生植物和菌株形成菌根共生體，將其培養3個月時，菌根侵染率達到78％，相比沒有接種菌株的水生植物，接種菌株的水生植物中葉綠素的含量明顯高於沒有接種菌株的水生植物，說明菌根可以促進水生植物的光合作用，同時增加其生物量；本發明中培養過菌根共生體植物的水培液中化學需氧量、總氮及總磷含量急劇下降，已不至於造成水體富營養化，維護了自然界的生態平衡。
(4)本發明中將種子用高錳酸鉀溶液浸泡，可以除去種子表面的雜菌，防止種子感染細菌黴變；將沙子和土壤進行滅菌，是為了除去沙土中的雜菌，防止雜菌對植物產生破壞作用。
綜上所述，本發明中植物和菌株相互作用形成菌根，菌根對水體中汙染物有明顯的降解效果、成本低且對水體無任何汙染，維護了自然界的生態平衡。
具體實施方式
以下實施例僅用於說明本發明，但不用來限制本發明的範圍。
實施例1
一種提高水生植物淨化水效果的方法，具體步驟如下：
(1)將菖蒲的種子用0.1％的高錳酸鉀溶液浸泡30min，並將浸泡後的種子用水清洗一遍；
(2)將步驟(1)中用水清洗過的種子放入溫度為20℃的水中浸泡12h，並將浸泡後的種子放入溫度為23℃的培養箱中催芽，即得芽苗，備用；
(3)將沙子和土壤先後置於0.15MPa、121℃的高壓蒸汽鍋中滅菌2h，將滅菌後的沙子、土壤與蛭石按1:1:1混合均勻製成基質，並將基質稱重裝入盆缽內，備用；
(4)將步驟(2)中備用的芽苗種植於步驟(3)中備用的盆缽內，同時將與芽苗共生的摩西球囊黴接種到基質中，芽苗在盆缽內培養3個月，即得幼苗；
(5)將霍格蘭氏營養液配製成化學需氧量為40mg/L、總氮含量為2mg/L、總磷含量為0.4mg/L的營養液，將配製的營養液加水至3.5L,即得氮磷汙水，將氮磷汙水裝入塑料桶內，備用；
(6)將步驟(4)中所得幼苗插至定植籃內，並將插有幼苗的定植籃放置於步驟(5)中備用的塑料桶內。
在本實施例中，：所述步驟(5)中霍格蘭氏營養液的配方為MgSO4·7H2O 0.246g/mL、CaCl2 0.111g/mL、NH4Cl 0.0535g/mL、KH2PO4 0.136g/mL、KNO3 0.101g/mL、微量元素儲備液及鐵鹽儲備液。
在本實施例中，所述微量元素儲備液的配方為H3BO3 2.86g/L、MnCl2·4H2O 1.82g/L、ZnSO4·7H2O 0.22g/L、NaMoO4·2H2O 0.99g/L、CuSO4·5H2O 0.09g/L；所述鐵鹽儲備液的配方為FeSO4·7H2O 0.496g/L、Na2EDTA 1.5g/L。
實施例2
一種提高水生植物淨化水效果的方法，具體步驟如下：
(1)將空心菜的種子用0.2％的高錳酸鉀溶液浸泡40min，並將浸泡後的種子用水清洗一遍；
(2)將步驟(1)中用水清洗過的種子放入溫度為23℃的水中浸泡13h，並將浸泡後的種子放入溫度為23℃的培養箱中催芽，即得芽苗，備用；
(3)將沙子和土壤先後置於0.15MPa、121℃的高壓蒸汽鍋中滅菌3h，將滅菌後的沙子、土壤與蛭石按1:1:1混合均勻製成基質，並將基質稱重裝入盆缽內，備用；
(4)將步驟(2)中備用的芽苗種植於步驟(3)中備用的盆缽內，同時將與芽苗共生的脆無梗囊黴接種到基質中，芽苗在盆缽內培養4個月，即得幼苗；
(5)將霍格蘭氏營養液配製成化學需氧量為200mg/L、總氮含量為10mg/L、總磷含量為2mg/L的營養液，將配製的營養液加水至3.5L,即得氮磷汙水，將氮磷汙水裝入塑料桶內，備用；
(6)將步驟(4)中所得幼苗插至定植籃內，並將插有幼苗的定植籃放置於步驟(5)中備用的塑料桶內。
在本實施例中，所述步驟(5)中霍格蘭氏營養液的配方為MgSO4·7H2O 0.246g/mL、CaCl2 0.111g/mL、NH4Cl 0.0535g/mL、KH2PO4 0.136g/mL、KNO3 0.101g/mL、微量元素儲備液及鐵鹽儲備液。
在本實施例中，所述微量元素儲備液的配方為H3BO3 2.86g/L、MnCl2·4H2O 1.82g/L、ZnSO4·7H2O 0.22g/L、NaMoO4·2H2O 0.99g/L、CuSO4·5H2O 0.09g/L；所述鐵鹽儲備液的配方為FeSO4·7H2O 0.496g/L、Na2EDTA 1.5g/L。
實施例3
一種提高水生植物淨化水效果的方法，具體步驟如下：
(1)將菖蒲的種子用0.3％的高錳酸鉀溶液浸泡50min，並將浸泡後的種子用水清洗一遍；
(2)將步驟(1)中用水清洗過的種子放入溫度為25℃的水中浸泡15h，並將浸泡後的種子放入溫度為23℃的培養箱中催芽，即得芽苗，備用；
(3)將沙子和土壤先後置於0.15MPa、121℃的高壓蒸汽鍋中滅菌4h，將滅菌後的沙子、土壤與蛭石按1:1:1混合均勻製成基質，並將基質稱重裝入盆缽內，備用；
(4)將步驟(2)中備用的芽苗種植於步驟(3)中備用的盆缽內，同時將與芽苗共生的摩西球囊黴接種到基質中，芽苗在盆缽內培養4個月，即得幼苗；
(5)將霍格蘭氏營養液配製成化學需氧量為800mg/L、總氮含量為40mg/L、總磷含量為8mg/L的營養液，將配製的營養液加水至3.5L,即得氮磷汙水，將氮磷汙水裝入塑料桶內，備用；
(6)將步驟(4)中所得幼苗插至定植籃內，並將插有幼苗的定植籃放置於步驟(5)中備用的塑料桶內。
在本實施例中，所述步驟(5)中霍格蘭氏營養液的配方為MgSO4·7H2O 0.246g/mL、CaCl2 0.111g/mL、NH4Cl 0.0535g/mL、KH2PO4 0.136g/mL、KNO3 0.101g/mL、微量元素儲備液及鐵鹽儲備液。
在本實施例中，所述微量元素儲備液的配方為H3BO3 2.86g/L、MnCl2·4H2O 1.82g/L、ZnSO4·7H2O 0.22g/L、NaMoO4·2H2O 0.99g/L、CuSO4·5H2O 0.09g/L；所述鐵鹽儲備液的配方為FeSO4·7H2O 0.496g/L、Na2EDTA 1.5g/L。
實驗結果
以實施例1所接種的摩西球囊黴，做實驗總結如下：
1、植株選擇
選取生長狀況良好的菖蒲50株，並將50株菖蒲分為對照組25株和實驗組25株。
2、處理方式
將對照組的25株菖蒲種植於裝有基質的盆缽中培養3個月,期間不做任何處理，3個月後將菖蒲插在定植籃中並將其放在塑料桶內，向塑料桶內加化學需氧量為200mg/L、總氮含量為10mg/L、總磷含量為2mg/L的氮磷汙水，在培養期間測定菖蒲中葉綠素的含量及水培液中氮磷含量的變化，並做好相關記錄。
將實驗組的25株菖蒲種植於裝有基質的盆缽中培養3個月，同時向基質中接種摩西球囊黴，向塑料桶內加化學需氧量為200mg/L、總氮含量為10mg/L、總磷含量為2mg/L的氮磷汙水，在培養期間測定菖蒲中葉綠素的含量及水培液中氮磷含量的變化，並做好相關記錄。
3、結果
實驗結果表明，菖蒲植株和摩西球囊黴相互作用形成菌根，培養3個月時，菌根侵染率達到78％，在水培期間測定實驗組中菖蒲的葉綠素含量明顯高於對照組中菖蒲的葉綠素含量，由此說明菌根可以促進水生植物的光合作用，從而增加其生物量；在水培期間測定發現對照組的水培液中氮磷含量基本保持不變，且菖蒲植株出現枯死的現象；實驗組的水培液中氮磷含量大幅度下降，且菖蒲植株生長狀況良好。
以上結果顯示，本發明中水生植物和菌株相互作用形成的菌根可以降解水體中的汙染物，並且還可以增加水生植物的生物量，本發明中的方法可以防止水體的富營養化，對維持生態平衡具有一定的作用。
綜上所述，上述實施方式並非是本發明的限制性實施方式，凡本領域的技術人員在本發明的實質內容的基礎上所進行的修飾或者等效變形，均在本發明的技術範疇。