多環(huán)芳烴在不同耐性水稻根際的消解行為及其微生物機制研究.pdf

1、多環(huán)芳烴(Polycyclic aromatic hydrocarbons，PAHs)是環(huán)境中普遍存在的一類持久性有機污染物，由于性質(zhì)穩(wěn)定、難于降解，在土壤環(huán)境中呈不斷積累的趨勢，嚴重危害著土壤的生產(chǎn)力、生態(tài)功能、農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量和人類健康。因此，有關(guān)PAHs在土壤中的環(huán)境行為以及其修復(fù)技術(shù)已經(jīng)成為土壤學(xué)、環(huán)境科學(xué)等相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域的熱點。根際修復(fù)作為一種植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，被認為是目前最具潛力的修復(fù)技術(shù)之一。本文在篩選不同PAHs耐性水稻

2、的基礎(chǔ)上，研究在不同水稻、不同土壤影響下根際PAHs的特異性消解行為及其植物-土壤-微生物相互作用機理。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)利用瓊脂培養(yǎng)法，以根長為主要指標，植物生物量為輔助指標，研究了10個水稻品種在添加菲和芘污染物(濃度分別為20、10mg/L)后，根長和生物量的不同響應(yīng)。秀水134和Ⅱ優(yōu)明86在受到一定濃度的菲、芘脅迫后根長和生物量(干重計)均顯著小于沒有添加污染物的對照(p＜0.05)，確定為菲、芘敏感品種;

3、菲、芘脅迫對豐優(yōu)22、浙優(yōu)12號和黃華占的根長和生物量(干重計)均沒有顯著影響(p＞0.05)，確定為菲、芘抗性品種。
　　 基于上述實驗結(jié)果，我們選擇黃華占和Ⅱ優(yōu)明86作為研究對象，采用水培實驗，研究了不同PAHs耐性水稻品種根系對于溶液中菲、芘(濃度分別為1、0.1mg/L)吸收的差異，以及Fe2+對于根系吸收的影響。添加Fe2+能促進根系對菲、芘的吸收或吸附，在第2和4天時，抗性品種黃華占根系菲、芘濃度顯著高于敏感品種Ⅱ優(yōu)

4、明86(p＜0.05)，但黃華占根系對菲、芘具有更強的代謝能力，在第7天時，黃華占根系中菲、芘濃度大部分低于對應(yīng)的Ⅱ優(yōu)明86處理，同時，添加Fe2+的Ⅱ優(yōu)明86處理根系菲、芘的積累量最大。
　　 (2)選取黃華占和Ⅱ優(yōu)明86為研究對象，于溫室中進行根袋盆栽實驗，開展不同水稻和水稻土影響下菲和芘的特異性消解研究。菲、芘脅迫(濃度分別為200、100mg/kg)對種植于黃斑田(Soil1)的抗性品種黃華占的生理生化影響最小。菲在土壤

5、中生物可利用性較高，根際作用對其消解影響不大。30天時，芘在土壤中的消解受水稻品種及水稻土類型的影響顯著。種植于黃斑田的Ⅱ優(yōu)明86處理對芘的消解量較大，60天時，上述差異變得不顯著。
　　 (3)基于PLFAs技術(shù)，研究了菲、芘脅迫對土壤中微生物量和微生物群落結(jié)構(gòu)的影響及其與菲、芘特異性消解行為的相互關(guān)系。菲、芘污染在短期內(nèi)(30天時)會導(dǎo)致土壤微生物量和部分指示性菌群生物量顯著低于對照(p＜0.05)，但隨著時間的增加(60天

6、時)，受到菲、芘污染的根際土壤中總微生物量和指示性菌群生物量與對照沒有差異，甚至高于對照。水稻品種、水稻土類型均會影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，進而影響菲、芘在土壤中的消解。8個特征脂肪酸(i16∶1H、16∶1ω5c、18∶0(10Me)、cy19∶0ω8c、16∶1ω7c、a15∶0、12∶030H和19∶1ω11c)分別對菲、芘在兩種土壤中的消解有顯著影響。真菌對土壤中菲、芘的消解具有重要的促進作用，水溶性有機碳(DOC)對土壤中菲、芘