美洲商陆修复ZnONPs污染土壤的微生态响应特征研究

发布时间：2020-11-13 09:34

　　 金属氧化物纳米材料(metal oxide nano-materials,MONMs)应用于人类生产、生活的各个领域,不可避免地进入环境介质中。土壤环境中MONMs的生态环境安全已成为研究的热点,尤其是农田土壤环境中MONMs的土壤微生态效应,然而以草本、灌木、乔木等修复植物为主的土壤环境中,MONMs的生态毒性效应鲜有报道。本论文通过室内盆栽实验,研究纳米氧化锌(ZnONPs)对修复植物(美洲商陆,重金属耐性植物)土壤微生态效应变化,考察美洲商陆(Phytolacca americana L.,以下简称商陆)对ZnONPs污染土壤中土壤环境的改善情况。选取自然界土壤作为培养基质,借助16sDNA和ITS技术,分析了ZnONPs暴露下商陆土壤理化性质、土壤酶活性、土壤微生物类群的变化,解析重金属耐性植物-商陆对MONMs污染土壤的修复效果和土壤微生态结构变化,为修复生态学中重金属耐性植物修复MONMs污染土壤提供科学理论参考。主要结论如下:(1)商陆的植入,能有效的富集Zn2+,降低由ZnONPs造成的土壤pH升高,缓解土壤碱化加剧,并将土壤pH维持在一定范围,从而减轻ZnONPs对土壤的化学污染作用。(2)商陆植入ZnONPs污染土壤后,能显著的提升过氧化氢酶(CAT)、β-葡糖苷酶(GLU)、过氧化物酶(POD)、多酚氧化酶(PPO)、中性蛋白酶(NPT)和中性磷酸酶(NP)的活性,缓解ZnONPs暴露造成的酶活性变化,增强土壤生态环境的抗逆性,在一定程度上提高土壤生化稳定性。(3)商陆的植入使得pH与全磷、速效氮、速效磷的不呈显著相关,增强了中性磷酸酶与速效磷的正相关性,增强土壤中P元素的矿化。(4)商陆植入后增加了土壤细菌的物种多样性和丰富度,提升了细菌群落中优势类群Bacteroidetes的相对丰度;抑制了土壤真菌的生长,降低了土壤真菌的物种多样性和丰富度,主要降低土壤病原性真菌丰度,使真菌群落结构单一化。上述微生物类群的变化使得土壤环境更利于植物生长。(5)商陆植入后,调节土壤pH,改变碳、氮、磷等元素的形态含量,调节土壤养分循环相关微生物种类及其丰度,提升了土壤微生态的健康水平。(6)商陆的植入改变了土壤酶代谢相关的细菌和真菌的物种种类和丰富度,提升了 C、N、P循环相关土壤酶活性,使得土壤C、N、P的矿化能力增强,从而提升了土壤微生态系统对ZnONPs污染的抗性。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S567.239;X53
【部分图文】：

中南林业科技大学硕士学位论文?美洲商陆修复ＺｎＯＮＰｓ污染土壤的微生态响应特征研究??的改善效果，以期为修复生态学中植物修复纳米污染土壤提供新的认知。研究技??术路线图如下：??Ｉ??ｒ???．?厂?—￣—Ｔ－－?????????????１??

中南林业科技大学硕士学位论文?美洲商陆修复ＺｎＯＮＰｓ污染土壤的微生态响应特征研宄??２实验设计与方法??２．１实验材料??２．１．１?ＺｎＯＮＰｓ??ＺｎＯＮＰｓ购买于上海比客材料技术有限公司（ＳｈａｎｇＨａｉ?Ｂｉｋｅ?Ｍａｔｅｒｉａｌ??Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ?Ｃｏ．，ＬＴＤ．，?Ｃｈｉｎａ），材料颗粒呈球形，平均粒径５０ｎｍ，纯度９９．９％，比??表面积?３０±?１０?ｍ２＿ｇ＿１。??

Ｆｉｇ?３．８?Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ?ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅ?ａｎａｌｙｓｉｓ?ｏｆ?ｂａｃｔｅｒｉａ??３．３．２．２真菌群落组成的变化??如图３．９所示，高通量测序结果表明，６０个实验样品平均序列数为３５１２０，??ＯＴＵｓ平均数６６０，经过分析发现，主要为细菌的５个门，至少在所测样品分组??中有１次相对丰度大于１％，分别为（子囊菌门）、５〇幻？沿（担??子菌门）、Ｃ７糾ｒ证（壶菌门）、Ｇ／ｏｍｅｒａｍ＿ｙｃｏｔｏ?（球囊菌门）、??（接合菌?Ｈ?）和?Ａｏｚｅ／Ｚｏｍｙｃｏｔｏ。其中，属于也ｃｏｗ＿ｙｃｏ／ａ、和??Ｃ／ｚ＿ｖ时出ｏｗｙｃｏｔｏ门的序列总和占全部序列的８７．０％，这些微生物为真菌的优势种??群。??由图３．９可以看出，商陆显著的改变了?ＺｎＯＮＰｓ暴露下土壤真菌群落的相对??丰度。第１５天时，ＺＯＯｍｇ．ｋｇｄＺｎＯＮＰｓ暴露下，对比无种植土壤，商陆种植的土??壤中也ｃｏｗ＿ｙｃｏｔｅ的相对丰度降低了?１９％，Ｃ７＾ｒ／必ｏｗｙｃｏｔｏ的相对丰度降低了?１７％，??的相对丰度降低了?２％；?５００?ｍｇ．ｋｇ－１ＺｎＯＮＰｓ暴露下
【参考文献】

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4 冶伟立;陈新燕;宋菲菲;李建平;孙霞;;不同水稻种植年限对土壤酶活性的影响研究[J];天津农业科学;2012年04期

5 刘善江;夏雪;陈桂梅;卯丹;车升国;李亚星;;土壤酶的研究进展[J];中国农学通报;2011年21期

6 黄五星;高境清;黄宇;熊治廷;;商陆对镉锌铜胁迫的生理响应与金属积累特性[J];环境科学与技术;2010年01期

7 唐学红;肖先举;;纳米银的制备研究进展[J];贵州化工;2009年06期

8 薛生国;叶晟;周菲;田守祥;王钧;徐圣友;陈英旭;;锰超富集植物垂序商陆(Phytolacca americana L.)的认定[J];生态学报;2008年12期

9 章军;杨军;朱心强;;纳米材料的环境和生态毒理学研究进展[J];生态毒理学报;2006年04期

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4 王丽华;纳米氧化锌和纳米银对丛枝菌根的毒性效应[D];河南科技大学;2014年

本文编号：2882046