[發明專利]一種利用微生物和植物聯合固化道路邊坡土壤的方法

有效

• 申請號: 202011629425.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN112854250B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 胡國祥;肖春橋
• 申請（專利權）人: 武漢工程大學
• 主分類號: E02D17/20
• 分類號: E02D17/20;A01G22/00;A01G7/06;A01G20/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 閉釗

本發明涉及一種利用微生物和植物聯合固化道路邊坡土壤的方法。該方法首先從道路邊坡土壤中篩選出具有高產脲酶、促進植物生長、誘導碳酸鈣沉淀三重能力的微生物以及固土性能良好的植物，接著將篩選出的植物種植在道路邊坡土壤中，然后將篩選出的微生物接種至固土植物的根際土壤中，聯合培養一段時間即可。本發明選用的產脲酶微生物和固土植物均來自于道路邊坡土壤，能很好的適應道路邊坡土壤生態環境，通過微生物和植物聯合作用可增加土壤碳酸鈣含量，有效提高道路邊坡土壤的穩定性，具有成本低、操作簡單、生態友好等優點。實驗表明，本發明方法對道路邊坡土壤的固化效率接近70％，具有非常好的應用前景和推廣價值。

技術領域

本發明涉及道路生態環境技術領域，具體涉及一種利用微生物和植物聯合固化道路邊坡土壤的方法。

背景技術

隨著公路、鐵路的不斷開發建設，不可避免的出現了大面積的邊坡裸露土壤，大量的揚塵和風沙土給當地的生態環境以及居民健康造成了很大的威脅。風沙土在工程材料中屬于不良土體，松散的沙土粒結構會加劇植被退化、水土流失和土地荒漠化。因此，對道路邊坡土壤進行固化的需求也顯得越來越緊迫。

目前用于固化土壤的方法主要包括工程技術、化學技術和生物技術。工程固土技術主要通過各種工程措施，如將麥草、稻草、尼綸網和高密度聚乙烯等材料在土壤上設置成障礙物，從而對土壤進行封閉、固定、阻攔、疏導和消散，最終達到防風固土的目的。然而這種工程固土方法存在工程量巨大、成本較高等問題，無法進行大面積推廣應用。化學固土技術主要通過添加化學膠結物質，使松散的土壤結合在一起，增強其穩定性。該固土技術雖然收效較快但成本普遍高昂，并且添加到土壤中的化學物質很有可能造成環境的二次污染。綜上，研究和開發一種高效、綠色、無污染的固土方法顯得尤為重要。

生物固土技術可以分為植物固土和微生物固土，該技術是巖土工程領域一項新型的生物成礦方法。許多固土植物有著良好的防風固土能力，并且能夠適應干旱的土壤環境，在退化土地的恢復中起著重要作用。由于需要固定的土壤生態環境惡劣，植物普遍存活率短且生長周期較長，使得植物固土技術并未得到大面積推廣使用。微生物固土主要是通過微生物誘導碳酸鈣沉淀(Microbial induced calcite precipitation,MICP)過程，快速生成具有膠結作用的碳酸鈣，將松散的土壤凝聚在一起提高土壤強度，目前MICP技術已經成為國內外研究的熱點。微生物通過產生的脲酶將環境中的尿素分解為銨根和碳酸根離子，外源添加的鈣離子聚集在帶負電的微生物細胞附近形成碳酸鈣沉淀，達到膠結沙土的目的。

目前國內外對于植物固土技術和MICP技術聯合固化土壤的研究較為缺乏，特別是針對具有MICP能力和植物生長促進能力的微生物與植物的聯合。我們的實驗結果表明該方法不僅可以大大提高固土植物的存活率以及通過生物作用產生碳酸鈣增強沙土地凝聚性，還能恢復沙土地植被種類，具有廣闊的應用前景。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的上述不足，提供一種利用微生物和植物聯合固化道路邊坡土壤的方法。該方法包括以下步驟：(a)采集道路邊坡土壤樣品，經富集、純化、篩選得到產脲酶微生物；(b)從道路邊坡土壤中篩選出具有固土能力的植物；(c)將步驟(a)篩選得到的產脲酶微生物接種到步驟(b)篩選得到的固土植物根際，然后將其種植在待處理道路邊坡土壤中，聯合培養即可。

進一步的，步驟(a)具體過程如下：將采集到的土壤樣品與無菌水混合制成混懸液(濃度10^-1-10^-3)，過濾后取濾液上清液涂布于LB固體培養基上，28-35℃下倒置恒溫培養(1-2天)，得到不同形態的單菌落；對各個單菌落分別劃線并再次接種到LB固體培養基中于同樣條件下培養；重復劃線純化培養2-3次，直至獲得較純的菌株；將純化后的微生物菌株接種至尿素瓊脂培養基中，28-35℃下倒置恒溫培養(2-4天)，選擇使尿素瓊脂培養基變紅的菌株確定為產脲酶微生物。

更進一步的，步驟(a)篩選所得產脲酶微生物經鑒定為巨大芽孢桿菌(Bacillusmegaterium)和伯克霍爾德氏菌(Burkholderia grimmiae)。