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(jī)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(lèi)持久性有機(jī)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(shì)，嚴(yán)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(lèi)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(diǎn)。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(rèn)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(jī)理。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)利用瓊脂培養(yǎng)法，以根長(zhǎng)為主要指標(biāo)，植物生物量為輔助指標(biāo)，研究了10個(gè)水稻品種在添加菲和芘污染物(濃度分別為20、10mg/L)后，根長(zhǎng)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(zhǎng)和生物量(干重計(jì))均顯著小于沒(méi)有添加污染物的對(duì)照(p＜0.05)，確定為菲、芘敏感品種;

3、菲、芘脅迫對(duì)豐優(yōu)22、浙優(yōu)12號(hào)和黃華占的根長(zhǎng)和生物量(干重計(jì))均沒(méi)有顯著影響(p＞0.05)，確定為菲、芘抗性品種。
　　 基于上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們選擇黃華占和Ⅱ優(yōu)明86作為研究對(duì)象，采用水培實(shí)驗(yàn)，研究了不同PAHs耐性水稻品種根系對(duì)于溶液中菲、芘(濃度分別為1、0.1mg/L)吸收的差異，以及Fe2+對(duì)于根系吸收的影響。添加Fe2+能促進(jìn)根系對(duì)菲、芘的吸收或吸附，在第2和4天時(shí)，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(duì)菲、芘具有更強(qiáng)的代謝能力，在第7天時(shí)，黃華占根系中菲、芘濃度大部分低于對(duì)應(yīng)的Ⅱ優(yōu)明86處理，同時(shí)，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(duì)象，于溫室中進(jìn)行根袋盆栽實(shí)驗(yàn)，開(kāi)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(duì)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(duì)其消解影響不大。30天時(shí)，芘在土壤中的消解受水稻品種及水稻土類(lèi)型的影響顯著。種植于黃斑田的Ⅱ優(yōu)明86處理對(duì)芘的消解量較大，60天時(shí)，上述差異變得不顯著。
　　 (3)基于PLFAs技術(shù)，研究了菲、芘脅迫對(duì)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(shí))會(huì)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(duì)照(p＜0.05)，但隨著時(shí)間的增加(60天

6、時(shí))，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(duì)照沒(méi)有差異，甚至高于對(duì)照。水稻品種、水稻土類(lèi)型均會(huì)影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，進(jìn)而影響菲、芘在土壤中的消解。8個(gè)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(duì)菲、芘在兩種土壤中的消解有顯著影響。真菌對(duì)土壤中菲、芘的消解具有重要的促進(jìn)作用，水溶性有機(jī)碳(DOC)對(duì)土壤中菲、芘