蚯蚓对土壤阿特拉津降解的影响与机理研究

发布时间：2017-06-18 10:16

  本文关键词：蚯蚓对土壤阿特拉津降解的影响与机理研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：阿特拉津(ATR)作为三嗪类除草剂,曾在世界范围内被广泛应用,但同时作为典型有机污染物引发的生态环境和人类健康问题也日益严重。作为“生态系统工程师”的蚯蚓在土壤中的活动影响着土壤理化以及微生物学性状,其在土壤有机污染修复方面具有巨大的潜力。本研究选用表层种赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)和内层种壮伟环毛蚓(Amynthas robustus Perrier)两种生态型蚯蚓作为试验生物,设计蚯蚓降解土壤ATR室内模拟试验。利用高效液相色谱(HPLC)研究蚯蚓对土壤ATR降解效果和降解途径的影响;通过测定不同降解时间段土壤化学及微生物学性状,探究蚯蚓降解土壤ATR的主要影响因素;在此基础上,运用稳定性同位素探针(SIP)结合高通量测序(HTS)来揭示蚯蚓降解土壤ATR过程中的功能微生物。此外,通过富集培养法筛选出可培养的ATR高效降解优势菌,为大田应用提供菌种资源。本研究可为丰富和发展有机污染土壤的生物强化修复技术提供理论依据和技术支撑,主要结果和结论如下:(1)通过室内模拟降解效果试验表明,自然土壤添加蚯蚓的处理(Sn Ee、Sn Ea)中ATR残留量在第14 d之后显著低于对照(CKn),且自然土壤添加内层种的处理(Sn Ea)中ATR残留量总是低于表层种处理(Sn Ee)。说明两种生态型蚯蚓对土壤ATR降解都具有促进效应,且内层种壮伟环毛蚓的降解效果总体优于表层种赤子爱胜蚓。(2)通过对ATR降解产物的生成量进行动态监测发现,0-14 d Sn Ee与Sn Ea中的羟基阿特拉津(HYA)和脱乙基阿特拉津(DEA)生成量显著高于CKn,14-21 d Sn Ee与Sn Ea中的HYA和脱异丙基阿特拉津(DIA)生成量分别显著低于和高于CKn。这说明蚯蚓通过前期显著促进HYA和DEA的生成,后期显著促进DIA的生成和HYA的转化,进而影响ATR的生物降解途径。(3)通过对土壤主要化学及微生物指标进行测试发现,Sn Ee与Sn Ea中土壤p H、微生物生物量碳/氮、土壤呼吸均高于CKn,其中对这些指标与ATR之间进行主成分分析(PCA)表明,蚯蚓通过提高土壤p H、微生物生物量和微生物活性来促进ATR的降解。(4)通过DNA-SIP结合HTS鉴定了蚯蚓促进ATR降解过程中的主要功能微生物有Kaistobacter,Rhodanobacter,Rhodoplanes,Ramlibacter,Pseudonocardia,Planctomyces。(5)通过富集培养法筛选出3株能以ATR为唯一氮源生长的降解菌,结合形态特征、生理生化特性以及16S r DNA同源性序列分析,将其鉴定为巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)、柠檬酸细菌(Citrobacter amalonaticus)和耐盐短杆菌(Brevibacterium halotolerans),其具有良好的土壤修复应用潜力。
【关键词】：蚯蚓 阿特拉津 降解 稳定性同位素探针 高通量测序
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X592;X174
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-7
• 英文缩略词7-11
• 1 前言11-21
• 1.1 ATR及其污染现状11-12
• 1.1.1 ATR的理化性质11
• 1.1.2 ATR的应用情况11-12
• 1.1.3 ATR的危害12
• 1.2 蚯蚓在有机污染土壤修复中的作用12-13
• 1.2.1 蚯蚓的生态类型13
• 1.2.2 蚯蚓对土壤中有机污染物的降解和转化13
• 1.3 ATR的微生物降解13-16
• 1.3.1 降解ATR的微生物13-14
• 1.3.2 ATR的微生物降解途径14-16
• 1.4 土壤功能微生物的鉴定方法16-20
• 1.4.1 以传统培养为基础的鉴定方法16-17
• 1.4.2 以分子指纹图谱为基础的鉴定方法17
• 1.4.3 以高通量测序为基础的鉴定方法17-18
• 1.4.4 稳定性同位素探针技术在土壤功能微生物鉴定上的应用与发展18-20
• 1.5 研究目的与意义20
• 1.6 技术路线20-21
• 2 材料与方法21-33
• 2.1 试验材料21-23
• 2.1.1 供试土壤21
• 2.1.2 供试生物21
• 2.1.3 主要试剂与仪器21-23
• 2.2 试验设计与布置23-27
• 2.2.1 蚯蚓对土壤ATR的降解效果试验23-25
• 2.2.2 土壤ATR降解功能微生物的鉴定25-26
• 2.2.3 土壤ATR降解菌的筛选与鉴定26-27
• 2.3 测定指标与方法27-32
• 2.3.1 土壤ATR及其代谢产物的测定27-28
• 2.3.2 土壤理化性质及微生物量的测定28
• 2.3.3 土壤ATR降解功能微生物的鉴定28-31
• 2.3.4 土壤ATR降解菌的筛选与鉴定31-32
• 2.4 数据处理方法32-33
• 3 结果与分析33-58
• 3.1 蚯蚓对土壤ATR及其代谢产物的影响33-38
• 3.1.1 方法回收率及精密度33-34
• 3.1.2 蚯蚓处理下土壤ATR残留量34-35
• 3.1.3 蚯蚓处理下土壤HYA生成量35
• 3.1.4 蚯蚓处理下土壤DEA生成量35-36
• 3.1.5 蚯蚓处理下土壤DIA生成量36-37
• 3.1.6 蚯蚓处理下土壤DEHA生成量37-38
• 3.2 蚯蚓对ATR污染土壤化学及微生物学特性的影响38-46
• 3.2.1 蚯蚓处理下土壤p H38-39
• 3.2.2 蚯蚓处理下土壤有机碳39-40
• 3.2.3 蚯蚓处理下土壤腐殖质40-41
• 3.2.4 蚯蚓处理下土壤微生物呼吸41-42
• 3.2.5 蚯蚓处理下土壤微生物生物量碳42-43
• 3.2.6 蚯蚓处理下土壤微生物生物量氮43-44
• 3.2.7 ATR降解与土壤化学及微生物学特性的关系44-46
• 3.3 土壤ATR降解功能微生物的鉴定46-55
• 3.3.1 SIP离心分层结果46-48
• 3.3.2 微生物群落结构48-51
• 3.3.3 功能微生物变化51-55
• 3.4 土壤ATR降解菌的筛选与鉴定55-58
• 3.4.1 ATR降解菌的分离筛选55
• 3.4.2 菌株降解能力与生理生化鉴定55-58
• 4 讨论与结论58-65
• 4.1 讨论58-63
• 4.1.1 蚯蚓显著促进土壤ATR的降解转化58-59
• 4.1.2 蚯蚓影响土壤ATR降解的主要因素59-60
• 4.1.3 蚯蚓对土壤ATR降解功能微生物的影响60-62
• 4.1.4 可培养的土壤ATR降解菌62-63
• 4.2 结论63-64
• 4.3 创新点64
• 4.4 展望64-65
• 致谢65-66
• 参考文献66-78
• 附录A 土壤 γ 射线灭菌效果78-79
• 附录B 降解菌测序结果79-82
• 附录C 菌株 16S r DNA序列系统发育树82-83
• 附录D 发表论文和参与项目情况83

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 于婷;董庆龙;刘嘉芬;安淼;王海荣;余贤美;;嗜铁细菌CAS17的分离鉴定及其对毒死蜱的降解特性研究[J];环境科学学报;2014年01期

2 宋孟珂;江龙飞;王琰;罗春玲;张干;;稳定同位素探针技术在有机污染物生物降解中的应用[J];微生物学通报;2014年04期

3 唐伟;李英;梁璐怡;朱优峰;王凤平;;多氯联苯污染土壤好氧降解菌群的分离与鉴定[J];农业环境科学学报;2013年08期

4 陈桂兰;陈杏娟;郭俊;孙国萍;陆祖军;麦碧娴;许玫英;;十溴联苯醚降解菌群的降解特性与组成分析[J];微生物学通报;2013年03期

5 蔺中;孙礼勇;陈昊;孙迎韬;白婧;李永涛;;稳定性同位素探针技术在土壤功能微生物原位鉴定的应用[J];农业环境科学学报;2012年01期

6 苏少泉;;莠去津特性与使用中的问题[J];农药研究与应用;2010年03期

7 汪杰;郑维爽;礼晓;黄艺;;高效石油降解菌的筛选鉴定及修复能力研究[J];环境科学学报;2010年06期

8 史伟;李香菊;张宏军;;除草剂莠去津对环境的污染及治理[J];农药科学与管理;2009年08期

9 周宁;孟庆娟;王荣娟;张颖;;除草剂阿特拉津微生物降解研究进展[J];东北农业大学学报;2008年09期

10 ;Microbial communities in microcosm soils treated with battery waste[J];Progress in Natural Science;2007年08期

  本文关键词：蚯蚓对土壤阿特拉津降解的影响与机理研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：458929