摘要
矿业开采过程中产生的煤矸石占用了大量的土地资源，其恶劣的理化性质还威胁了植物的生长、微生物的生存，由此导致了严重的环境问题。植物-微生物联合修复技术在减轻环境胁迫、增强植物抗性、改善矿区景观等方面发挥重要作用，在环境修复中被广泛的研究与应用。本研究选用白茅（Imperata cylindrica）根际分离得到的2株菌作为植物根际促生菌，研究了2株菌的植物生长促生特性；选用纯土、煤矸石掺土10%、煤矸石掺土20%、煤矸石覆土5cm、煤矸石覆土10cm为植物生长基质，以香根草（Vetiveria zizanioides）、白羊草（Bothriochloa ischaemum）、马棘（Indigofera pseudotinctoria）3种植物为接菌对象，将2株菌接种于5种基质中的3种植物中，研究了2株菌接种2个月后对3种植物的生长促生能力和抗逆能力的影响，选择出了最适植物；研究了2株菌接种1年后对香根草的促生作用，对基质的改良作用和对香根草根际微生物的影响，选择出了最优的植物-微生物-基质组合联合修复矿区生态环境，研究结果如下： 对铜尾矿中分离得到的2株菌进行16S rRNA基因序列鉴定和扫描电子显微镜观察，菌株P5-11和P5-19均为草螺菌（Herbaspirillum），菌体呈微曲杆状，大小均为（0.2-0.3）μm×（0.8-1.2）μm；对菌株的促生特性进行测定，2株菌均具有固氮、溶磷、产吲哚乙酸和产铁载体的特性，其中，P5-11和P5-19的固氮量最大分别为109.78±3.68mg/L和107.04±3.72mg/L。P5-19的溶磷量约为前者的1.4倍，但两株菌溶磷能力均较弱。P5-19的IAA合成量约为P5-11的2倍，P5-11和P5-19产铁载体最大分别为7.65±0.26μM和8.60±0.47μM。 将2株草螺菌接种于5种植物生长基质上的3种植物根部，测定植物的生长状况和抗逆能力，结果表明，除马棘不适于在煤矸石上生存外，香根草和白羊草均可在煤矸石基质上生存生长；短期种植条件下，接种P5-19对植物的作用效果更好；2株草螺菌对香根草的生长促生作用更好，对香根草抗逆生理的影响也更显著，对香根草体内重金属浓度的影响相对较弱，但香根草对重金属的耐受力与白羊草相比较好。故香根草与草螺菌结合更适于煤矸石矿区生态修复。 香根草接种种植1年后，由于早期草螺菌的接种改善了植物根际微生物区系，草螺菌对香根草体内的氮、磷、抗氧化酶活性仍具有积极作用。基质的改良方式影响香根草对重金属的富集，在煤矸石掺土基质中香根草地上部重金属富集，在煤矸石覆土基质中，地上部和地下部重金属浓度达到平衡。基于香根草的生长状况和基质的改良状况，在掺土10%基质上的香根草与P5-11结合和在掺土20%基质上的香根草与P5-19结合较适于煤矸石矿区的生态修复。 对种植1年的香根草根际和根表的细菌进行高通量测序，结果表明，在煤矸石掺土处理中香根草根部细菌多样性和菌群丰度较高，特有物种较多。在煤矸石基质上，改良方式和接菌处理共同影响着香根草根部细菌群落的组成，其中2株草螺菌对掺土基质中香根草根际的菌属组成影响较大，对掺土10%基质中香根草根表的群落结构影响最大。综上所述，在煤矸石掺土10%改良基质中的香根草根部接种P5-11为煤矸石生态修复中最优组合。 研究初步证明2株草螺菌可以为促生菌肥的研制提供优良菌种，本文为草螺菌-绿肥牧草联合修复煤矸石矿区生态提供了参考价值，而对于将其应用到大范围的野外煤矸石山修复中还需找到合适的菌株载体以维持菌株活性并保证菌株与植物高效共生。
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