AM真菌对离子型稀土矿山废弃地土壤修复改良效果研究_黄金.pdf

AM 真菌对离子型稀土矿山废弃地土壤修复改良效果研究真菌对离子型稀土矿山废弃地土壤修复改良效果研究黄金1，肖信锦1，王慧娟1，孙雪菲3，邓扬悟1,2*（1国家离子型稀土资源高效开发利用工程技术研究中心/江西离子型稀土工程技术研究有限公司，江西赣州341000；2江西理工大学，江西赣州341000；3江西应用技术职业学院，江西赣州341000）摘要:【目的目的】研究 3 种 AM 真菌对离子型稀土废弃矿区的生态修复改良效果，为选择适宜的 AM 菌剂提供技术支撑。【方法方法】试验采用盆栽方法，供试土壤采自江西省赣州市定南县某废弃的离子型稀土矿区，供试作物为黑麦草。在灭菌的土壤上，分别接种摩西斗管囊霉(Glomus mosseae，G.m)、根内根孢囊霉(Rhizophagusintraradices，R.i)、幼套球囊霉(Glomus etunicatum，G.e)，以不接种菌剂为对照，每个处理重复 6 次。播种催芽后的黑麦草，黑麦草生长 210 天，进行了 8 次株高和干物量监测，在黑麦草生长 195 天时(第 8 次监测)，收获3 个重复的黑麦草，植株样品用于分析地上部和根部干重、NPK 含量，根际土壤样品用于分析 pH、有机质、全量和速效氮磷钾含量。其余 3 个重复停止灌水用于干旱胁迫处理，在黑麦草生长 210 天时测定了植株超氧化物歧化酶(SOD)活性和脯氨酸含量。【结果结果】与不接菌空白组相比，接种 G.m、R.i、G.e 处理根际土壤 pH 由强酸性(4.60)提高至 7.627.90，有机质分别提升了 123.9%、126.8%、105.0%；G.m 处理土壤全氮、碱解氮和全磷分别提升了 64.17%、59.93%和 84.12%；R.i 处理速效钾含量提高了 73.31%。接种 G.m、R.i 和 G.e 处理的黑麦草株高分别增加了 38.13%、34.53%和 25.33%；接种 R.i 真菌的黑麦草地上部干重增加了 43.73%，地下部氮、磷、钾含量分别提升了 58.60%和 83.27%、45.60%。干旱胁迫 4 天后，G.m、Ri、G.e3 种 AM 真菌 SOD 活性分别提高了 7.35%、15.94%和 4.68%，脯氨酸含量分别提高了 34.94%、36.66%和 16.87%。【结论结论】在离子型稀土废弃矿区土壤上接种这 3 种 AM 真菌均能有效侵染黑麦草根系，提高植株的耐旱性，有利于植株产生更多的 SOD 和脯氨酸，以提高抗干旱胁迫能力。接种 AM 真菌可显著提高离子型稀土废弃地黑麦草根际土壤pH，提高土壤有机质、全氮、全磷和速效氮、钾含量，显著增加植株株高和地上及地下部干物质累积量。因此，接种 AM 真菌有利于提高离子型稀土废弃矿区的生态修复效果，尤其是 G.m 和 R.i 两种真菌有非常可期的推广前景。关键词:AM 真菌；离子型稀土矿山废弃地；土壤修复与改良；干旱胁迫Effect of AM fungi on soil remediation and improvement of abandonedionic rare earth mining areaHUANGJin1,XIAOXin-jin1,WANGHui-juan1,SUNXue-fei3,DENGYang-wu1,2*(1 National Engineering Research Center for Efficient Development and Utilization of Ionic Rare Earth Resources/Jiangxi IonicRare Earth Engineering Research Co.,Ltd.,Ganzhou,Jiangxi 341000,China;2 Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou,Jiangxi 341000,China;3 Jiangxi College of Applied Technology,Ganzhou,Jiangxi 341000,China)Abstract:【Objectives】WestudiedtheecologicalrestorationeffectofthreekindsofAMfungionabandonedionicrareearthminingareas,toprovidetechnicalsupportfortheefficientremediationandcultivationoftheabandonedminingland.【Methods】Theexperimentwascarriedoutbypotcultureandthetestcropwasryegrass.ThetestsoilwascollectedfromawasteminingareainDingnanCountyofGanzhouCity,JiangxiProvince.Thesoilwassterilized,theninoculatedwithGlomus mosseae(G.m),Rhizophagus intraradices(R.i)and植物营养与肥料学报2023,29(1):132141doi:10.11674/zwyf.2022219JournalofPlantNutritionandFertilizershttp:/www.plantnutrifert.org收稿日期：20220420接受日期：20220624基金项目：国家重点研发计划（2019YFC0605004，2021YFC2902201）；国家自然科学基金项目（42267050）；江西省科技创新平台组建项目（20194AFD45003）；江西省重点研发计划项目（20212BBG73015，20203BBG73068）；江西省自然科学基金项目（20212BAB203017）。联系方式：黄金E-mail:；*通信作者邓扬悟E-mail:TGlomus etunicatum(G.e),respectively,andthesoilwithoutinoculationwasusedastheblankgroup,andeachtreatmentwasrepeated6times.Plantheightwasmeasured8timessincethe10thdayofryegrassgrowth.Atthe8thmeasurement(195daysgrowth),threepotsofryegrassplantswereharvestedforabovegroundandrootdryweightandNPKcontentmeasurement,andrhizospheresoilsampleswerecollectedtoanalyzepH,organicmatter,totalandavailableNPKcontents.Theremainingthreepotswerenotwateredfordroughtstresstreatment,andtheplantsuperoxidedismutase(SOD)activityandprolinecontentweredeterminedonthe210daysofgrowth.【Results】Comparedwiththecontrol,G.m,R.iandG.einoculationincreasedrhizospheresoilpHfromstrongacid(4.60)to7.627.90,organicmatterby123.9%,126.8%and105.0%,andplantheightby38.13%,34.53%and25.33%respectively.Comparedtoothertreatments,G.minoculationincreasedtotalN,availableNandtotalPinrhizospheresoilby64.17%,59.93%and84.12%,respectively.Comparedtoothertreatments,R.iinoculationincreasedavailableKby73.31%,abovegrounddryweightofryegrassby43.73%,androotN,PandKcontentby58.60%,83.27%and45.60%,respectively.After4daysofdroughtstress,plantSODactivityincreasedby7.35%,15.94%and4.68%,andprolinecontentincreasedby34.94%,36.66%and16.87%underG.m,RiandG.e.,respectively.【Conclusions】AMfungiinoculationsignificantlyincreasedrhizospheresoilpHandorganicmatter,andnutrientcontenttodifferentextent,andsignificantlyincreasedplantgrowthanddrymatteraccumulationinaboveandbelowground.AMfungiinoculationalsoshowedsignsofincreasingryegrassdroughtresistanceatthelategrowingstage.Therefore,AMfungiinoculationisbeneficialfortheecologicalrestorationofwasteminingareas.Key words:AMfungi;abandonedionicrareearthminingarea;soilremediation;droughtstress离子型稀土矿开采早期，主要采用池浸和堆浸工艺，要求剥离地表土壤，对矿体进行开挖，每生产 1t 稀土，就要破坏地表植被 160200m2，剥离地表土达 300m3，形成尾砂 10001600m312。以赣州地区为例，稀土开采遍布赣州 18个县(市、区)，涉及废弃稀土矿山 302个，遗留的尾矿 1.91亿 t，因为离子型稀土开发，造成了大约 97km2的荒漠化土地。此外，浸矿过程中长期、大量使用硫酸铵溶液，使废弃矿区土壤理化性质遭到严重破坏，矿区动植物基本消失，水土流失极其严重，严重影响当地生态环境安全34。植被恢复技术常被用于各种废弃矿区的生态修复56，然而，离子型稀土废弃地土壤立地条件十分恶劣，存在土壤偏酸性、营养元素缺失、透气性及水土保持能力差等问题，即使经过物理修复或添加化学肥料等方式的土壤改良，植物依然难以长期稳定生长，植被恢复的效果差7。丛枝菌根(arbuscularmycorrhiza，AM)真菌几乎能与陆地上 80%以上高等植物根系形成有益共生体，已有的研究结果表明，在 AM 真菌与宿主植物的共生关系中，AM 真菌在利用宿主植物的光合产物来满足自身生长繁殖需要的同时，能促进宿主植物对水分和矿质元素的吸收，提高宿主植物抗胁迫的能力812。目前，借助菌根技术调控退化生态系统，许多矿区的土地生产力得以恢复，生态环境得以改善。然而，这类真菌在离子型稀土矿山废弃地的生态重建中的作用效应研究鲜见报道。此外，黑麦草(Lolium perenneL.)作为优良的禾本科植物具有生长速度快、产量高、生长季节长、适应性广等特点，常作为修复植物应用于废弃场地的生态重建1314。基于此，本试验以离子型稀土矿山废弃地土壤为供试材料，以黑麦草为宿主植物，通过研究 3 种AM 真菌(Glomus mosseae、Rhizophagus intraradices和 Glomus etunicatum)对