蘆葦及其根圍微生物對石油污染響應的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展,石油已成為當前全球最大的環(huán)境污染源之一。面對日趨嚴重的土壤石油污染,尋求行之有效的修復途徑成為迫在眉睫的生態(tài)環(huán)境治理問題。植物修復是利用植物與微生物的相互作用清除環(huán)境中的污染物,具有環(huán)境友好與成本低等優(yōu)勢,已成為一項具有廣闊應用前景的治理石油污染技術。然而,石油污染對修復植物、微生物及其相互關系有強烈的負面影響,并導致土壤功能退化。本論文選擇蘆葦作為植物修復工具種,從生態(tài)系統(tǒng)角度探討蘆葦及其根圍微生物對石油污染的響應,著

2、眼于黃河三角洲石油污染對植物修復系統(tǒng)的影響以及生物適應性對于植物修復的重要性,研究了微生物群落在蘆葦根圍效應作用下對石油污染的響應,揭示了植物修復過程中蘆葦與微生物的相互作用,探討了石油污染對蘆葦光合作用產物分配與周轉的影響,揭示了石油污染下蘆葦對氮的利用方式以及土壤氮轉化過程,得出以下主要結論:
　　(1)石油污染深刻影響著蘆葦、根圍微生物及其相互關系。石油污染對蘆葦?shù)膫€體大小、生物量以及光合作用效率存在顯著的負面作用;土壤微生

3、物群落結構與動態(tài)、菌根真菌侵染率、胞外酶活性以及微生物驅動的氮循環(huán)均受到石油污染不同程度的影響;在石油污染下蘆葦在生長早期加強了與菌根真菌的互作,對于緩解生長階段營養(yǎng)缺乏以及促進營養(yǎng)吸收有積極的作用。
　　(2)蘆葦通過其根圍效應緩解了環(huán)境脅迫對微生物的影響,對于根圍微生物群落具有保育作用。蘆葦根圍效應能夠有效地緩解黃河三角洲的土地次生鹽漬化,降低土壤鹽度以及提高水份含量。蘆葦根圍土壤中各類型細菌數(shù)量顯著高于裸地土壤,包括細菌總數(shù)

4、、十六烷細菌、F2油細菌與多環(huán)芳香烴細菌。在蘆葦根圍效應下緩解了土地次生鹽漬化對各細菌多度的控制作用。此外,在蘆葦根圍較裸地土壤具有高的細菌多樣性。表明蘆葦根圍為細菌的生長與發(fā)育提供了合適的微環(huán)境。
　　(3)蘆葦?shù)纳L期是植物修復的關鍵階段。在整個蘆葦生長階段,石油污染對蘆葦多個性狀有顯著影響,在生長早期顯得尤為明顯,表明該時期的蘆葦對石油污染的脅迫最為敏感。此外,在蘆葦生長早期,表征細菌數(shù)量的rpoB基因以及石油烴降解微生物的

5、關鍵基因alkB與tol的拷貝數(shù)具有較高多度,表明植物修復主要在該時期完成。另外,在蘆葦生長早期,石油濃度對各基因的拷貝數(shù)影響最為強烈,表明蘆葦和石油烴降解微生物的相互作用在該階段較為強烈。
　　(4)石油污染下蘆葦增加了生物量向地下的分配。蘆葦生物量的積累被石油污染顯著地抑制,然而根冠比隨著石油濃度的升高而顯著地升高,表明在石油污染下蘆葦增加了其生物量向根部的分配。此外,在土壤受到石油污染后,較高的13C分配百分率在蘆葦?shù)叵孪到y(tǒng)

6、中被檢測到(包括根13C、土壤13C、微生物生物量13C以及土壤呼吸13C)。上述結果表明,石油污染下蘆葦將增加光合作用固定碳向其根部的分配并以土壤呼吸形式被快速周轉,具有增進植物與微生物協(xié)作的潛力。
　　(5)蘆葦具有通過增加吸收有機氮來緩解石油污染土壤中無機氮周轉快、消耗大等不利條件的潛力。石油污染阻礙了蘆葦吸收無機氮與有機氮,但蘆葦增加了有機氮在總吸收氮中的比重。不同氮形式利用的變化可能反映出蘆葦對石油污染的適應性,在受石油