污染土壤分子生態(tài)學研究.pdf

1、土壤微生物是土壤生態(tài)系統(tǒng)的主要生物類群,擔負著分解動植物殘體,維持土壤養(yǎng)分運轉(zhuǎn)、有機質(zhì)分解、污染物凈化等重要使命。研究土壤微生物對于維持土壤生態(tài)系統(tǒng)平衡,保護我們賴以生存的土壤環(huán)境意義重大。 目前人們對土壤微生物的研究大多集中在土壤性質(zhì)(如土壤類型、環(huán)境條件、肥力、污染物質(zhì))對微生物的影響,而針對土壤環(huán)境質(zhì)量(包括肥力和環(huán)境污染)與微生態(tài)環(huán)境關(guān)系的綜合研究相對較少。前人對土壤微生物的研究方法大多以傳統(tǒng)微生物培養(yǎng)為基礎(chǔ),而傳統(tǒng)的分

2、離、富集、培養(yǎng)往往會導致微生物大量丟失、種群結(jié)構(gòu)變化,極大程度地限制了對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的研究。現(xiàn)代分子生物學方法是當前土壤微生物群落研究方法發(fā)展的新成果,它無需培養(yǎng),直接對土壤微生物DNA進行分析,彌補了傳統(tǒng)方法的不足。 變性梯度凝膠電泳(DGGE)已成為研究環(huán)境微生物群落的重要分子手段。本文運用PCR-DGGE方法研究肥料、重金屬以及石油污染與土壤微生物數(shù)量、多樣性以及特征酶活性的關(guān)系,為及時、準確的監(jiān)測和診斷土壤環(huán)境污染

3、狀況提供技術(shù)支持,并為進一步利用土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性評價土壤環(huán)境質(zhì)量夯實基礎(chǔ)。實驗結(jié)果表明： 1.施肥會打亂農(nóng)業(yè)土壤微生態(tài)平衡,降低微生物數(shù)量和多樣性。施用化肥(尿素)40d后,土壤微生物數(shù)量由3.7μgDNA/g土降至1.86μgDNA/g土,Shannon指數(shù)由3.47降至2.92。而施用腐殖酸復合肥對原有農(nóng)業(yè)土壤微生態(tài)系統(tǒng)影響較小,微生物數(shù)量降至2.54μgDNA/g土,Shannon指數(shù)降至3.11。但施用化肥和腐殖

4、酸復合肥均能明顯提高土壤脲酶活性,即顯著提高土壤肥力,其中施用腐殖酸復合肥脲酶活性更穩(wěn)定,即更有利于保持土壤穩(wěn)定的肥力質(zhì)量。 2.以Cd為主的重金屬Cd、Hg、Ni復合污染抑制土壤微生物活性,導致土壤微生物數(shù)量、多樣性以及脲酶活降低。加入腐殖酸有機肥(諾沃肥和腐殖酸)和復合菌制劑(枯草芽孢桿菌、地衣芽孢桿菌、巨大芽孢桿菌和熒光假單胞菌)對重金屬污染有良好修復效果：30d后微生物數(shù)量由1.7μgDNA/g土升高至4.05μgDNA

5、/g土,Shannon指數(shù)由1.96升至2.79,脲酶活性升高,重金屬Cd生物有效量顯著降低。 3.石油污染會導致土壤微生物數(shù)量、多樣性以及脫氫酶活性下降。加入馴化60d的麥飯石凈化劑(枯草芽孢桿菌、熒光假單胞菌、熱帶假絲酵母和白腐真菌等)培養(yǎng)30d后,石油烴降解速率和土壤微生物活性提高,除油率由5.25％增至38.57％,微生物數(shù)量由7.12μgDNA/g土增加至9.29μgDNA/g土,Shannon指數(shù)由2.14升至2.21,脫氫

6、酶活性也明顯升高。 4.土壤微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)多樣性與土壤肥力及污染狀況密切相關(guān)。土壤肥力越穩(wěn)定,微生物越豐富,多樣性越高。土壤污染越嚴重,微生物越少,多樣性越低。因此,研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性能有效反映土壤肥力和污染狀況,為進一步評價土壤環(huán)境質(zhì)量提供生物學指標。 5.PCR-DGGE方法能從分子水平快速、靈敏的指示不同土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)的細微差異。PCR-DGGE法只需使用0.25g土樣和1～2天時間就能完成對