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矿区废弃地重金属污染土壤治理成为研究的重要课题,植物修复技术逐渐成为热点。能源植物较强的适应性,可被用作矿区废弃地污染的修复材料,利用能源植物来修复矿区废弃地,不仅可以解决污染土壤的修复问题,还可以产生生物质能源原料。植物的生物量决定了植物对重金属污染土壤的修复效率和修复效果。因此,选择优良的能源植物,筛选到高效、促进植物生长的植物促生菌,是研究的关键。禾本科能源植物苏丹草(Sorghum sudanense(Piper)Stapf.)有较强的适应性,不仅生长快、根系发达,且生物量较大。本试验研究不同Cu污染水平对苏丹草生长和吸收Cu的影响,试验结果表明:苏丹草对Cu的富集总量随着土壤中Cu污染水平的增加而升高,在低水平Cu污染(LS)的土壤中苏丹草对Cu的积累量达到163.77μg,在高水平Cu污染(HS)的土壤中苏丹草对Cu的积累量达到3811.10μG。本文通过聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)手段研究了不同Cu污染水平下,苏丹草非根际、根际土壤细菌的群落结构,发现高水平的Cu污染对苏丹草非根际、根际土壤细菌群落结构产生显著影响。对不同Cu污染环境中细菌具有的特定生物学特性的研究发现:LS中菌株产吲哚乙酸(IAA)、铁载体、1-氨基环丙烷-1-羧酸(ACC)脱氨酶和精氨酸脱羧酶(ADC)的比例高于MS、HS。本试验以细菌对Cu的抗性和产ACC脱氨酶的能力作为初筛指标从苏丹草根际、非根际土壤及根内共分离筛选到6株具有Cu抗性和产ACC脱氨酶的菌株:K3-2、K3-9、N3G-5、K1-6、H1F-7和N2G-9。对它们的生物学特性进行测定发现这些菌株都具有多种促生特性,能够适应多种环境,对Cu和抗生素也都具有一定的抗性。通过16SrRNA基因序列的测定发现,K3-2和K3-9属于产气肠杆菌属,K1-6属于根瘤菌属,N3G-5属于微杆菌属,H1F-7属于芽孢杆菌属,N2G-9株属于不动杆菌属。在水琼脂平皿条件下,研究了 6株供试菌株在不同Cu浓度环境中对苏丹草幼苗生长和吸收Cu的影响。结果表明供试菌株在Cu浓度为0 mg.L-1的环境中对于苏丹草幼苗有较强的促生作用,当Cu浓度升至4 mg·L-1时供试菌株提高了苏丹草幼苗对Cu的耐受性,并筛选到一株具有Cu抗性的内生促生细菌K3-2(Enterobacter aerogenes)。通过对供试菌株K3-2(Enterobacter aerogenes)进行土壤盆栽试验来研究K3-2在不同Cu污染水平(LS、MS、HS)下对苏丹草生长和吸收富集Cu的影响。结果表明,供试菌株K3-2能提高可培养细菌的总数量和植物促生细菌的比例;随着土壤中Cu浓度的增加,Cu对苏丹草生长的抑制作用越来越明显,接菌K3-2处理的LS、MS、HS苏丹草根部干重比接灭活菌K3-2的对照处理分别增加了 14.69%,21.45%和27.96%,均差异显著(p<0.05),MS苏丹草地上部干重比对照增加了 21.22%,差异显著(p<0.05);接种Cu抗性内生促生菌在一定程度上降低了根际土壤的pH,但却增加了土壤中水溶态Cu的含量;植物组织中的Cu含量和植物的富集总量随着土壤中Cu浓度的升高而增加;在LS、MS、HS中,接菌K3-2能促进苏丹草根部对Cu的吸收或向地上部转运,使苏丹草地上部Cu的富集总量分别提高了 10.49%,59.91%和40.30%,根部Cu的富集总量分别提高了 3.64%,73.71%和58.17%,后两者均达到显著差异(p<0.05)。由此可见,供试菌株K3-2能显著促进苏丹草的生长,活化土壤中重金属Cu,强化苏丹草对土壤中Cu的吸收富集。