[00878997]基于植物-微生物协同的矿山废弃地植被恢复技术与示范

铁矿和煤矿是河北省主要矿产资源，随着矿产资源开采，形成了大量矿山废弃地。植被恢复是矿山废弃地土壤污染、水土流失和景观修复的主要途径，但技术零散、操作不规范限制了植被恢复质量的精准提升；植物、微生物及协同修复技术研发水平制约了植被恢复技术的先进性。从2008年开始，针对煤矿区及其矿坑污泥填埋的多环芳烃(PAHs)、多氯联苯(PCBs)、多溴联苯醚(PBDEs)污染、铁尾矿养分贫瘠和结构不良等限制植被恢复的问题，围绕煤矿废弃地有机污染物降解和铁尾矿基质改良两个关键性科学问题，开展了植物、微生物及其协同修复、综合改良技术研究，创新集成植被恢复技术体系，并示范应用。该成果筛选功能菌株10株，授权国家发明专利2项，颁布国家林业行业及河北省地方标准3项，发表论文49篇，其中SCI索引7篇。培养研究生21人，完成课题4项，评价科技成果1项，达国际先进水平。 1.创立了植物组培苗的土壤持久性有机污染物暴露体系；发明PCBs暴露条件下毛白杨基因分析材料的获取方法；揭示了毛白杨ABC转运蛋白介导植物对4-BDE的解毒过程，发现PtABCB27转运蛋白可显著提高植物细胞对4-BDE的耐受性；筛选出降解菌株5株，其中毛白杨叶际共生酵母对4-BDE去除率高达83.58%。 2.系统解析了河北典型煤矿区土壤多环芳烃含量特征、来源与生态风险，创新提出了商值法与苯并芘毒性等效当量相结合的复合评估方法；在污染区发现了降解高环PAHs的新菌株3株，对单体去除率高达91.50%；优化植物-微生物修复组合3个，对土壤6环PAHs总量去除率达71.10%，突破了煤矿区高环PAHs污染土壤生物修复的瓶颈；首次研制以番茄秸秆为载体的固定化芽孢杆菌菌剂，创建并试验示范了紫花苜蓿-菌剂协同修复煤矿区土壤3环PAHs污染技术，其总量去除率达66.21%，比游离菌提高了87.80%。 3.提出了污泥/铁尾矿砂1：1配比下种植紫花苜蓿和污泥直接种植无芒雀麦的2种修复模式，污泥PAHs去除率分别达77.40%、84.0%；揭示了植物、污泥微生物协同修复PAHs的贡献率达79.46%。 4.确立了河北铁尾矿区植物生长的掺土、有机肥、保水剂最小用量配比为25%、5%、5%；筛选出无需客土的尾矿适生乔木树种4个；从铁尾矿植被恢复区筛选出固氮菌和溶磷泛菌新菌株2株，形成植物-微生物协同改良组合3个，改良效果明显。 5.规范了整地、改良、造地技术参数和剥岩废料处理模式，创新集成了尾矿整地、改良、造地技术体系，基于效益评价优化整合3个植被恢复模式。建立示范基地1000亩，推广应用69780亩，取得经济效益8645.30万元，生态效益65758.56万元；培训人员3000人次，率先颁布了林业行业及河北省地方标准，对规范河北省乃至全国矿山废弃地植被恢复有示范引领作用，该项目理论与技术创新促进了矿区生态恢复的科技与社会进步。