若爾蓋鈾礦區(qū)土壤的微生物群落分布及對外源鈾的響應.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、土壤是微生物的大本營,重金屬一旦污染土壤,將使得土壤微生物的生長代謝受到影響,導致微生物群落結構變化,生態(tài)平衡穩(wěn)定性受到破壞。然而,對于重金屬污染和微生物群落之間的關系在國內外相對研究較多,而污染土壤的微生物對再次脅迫的響應研究被忽視。
  本文對若爾蓋鈾礦區(qū)不同污染區(qū)域的土壤進行樣品采集,全面調查了研究區(qū)域的微生物分布情況;采用外源鈾對若爾蓋鈾礦區(qū)的土壤樣品進行脅迫處理,通過BIOLOG-ECO生態(tài)板技術及MiSep測序分析技術

2、研究了外源鈾脅迫下,土壤微生物種群的變化規(guī)律;在相同的樣品預處理下,較系統(tǒng)地研究了外源鈾脅迫對土壤環(huán)境質量生物學指標之間的關系。
  主要研究如下:
  1、鈾礦區(qū)微生物群落分布及與重金屬賦存狀態(tài)的關系:以若爾蓋鈾礦區(qū)不同污染區(qū)域的土壤和水作為樣品,采用稀釋平板法對樣品中三大類微生物類群的種類及數(shù)量進行考察,結合樣品理化性質分析該地區(qū)微生物的群落分布特性;采用16S rDNA序列分析技術和Biolog全自動微生物鑒定系統(tǒng)對優(yōu)

3、勢菌株進行菌種鑒定,采用壓力篩選法對優(yōu)勢菌株進行U(VI)抗性篩選。結果表明,該地區(qū)以好氧微生物為主,細菌和放線菌數(shù)量與普通土壤相似(細菌n×106cfu/g-n×108cfu/g·干土,放線菌n×104cfu/g-n×106cfu/g·干土),真菌數(shù)量(n×102cfu/g-n×104cfu/g·干土)比普通土壤(n×103cfu/g~n×105cfu/g·干土)偏少。在土壤垂直方向,三大類微生物數(shù)量隨著土壤深度加深而減少,各采樣點2

4、0cm深度微生物平均數(shù)量減少為表層的30%左右。從該研究區(qū)篩選得到了3株對濃度為120mg/L的鈾具有較高耐受性的細菌。
  2、Biolog-ECO法分析鈾礦區(qū)土壤微生物群落對外源鈾脅迫的響應:采用BIOLOG-ECO生態(tài)板研究了土壤微生物群落代謝能力對外源鈾脅迫的響應。結果表明,土壤微生物活性總體隨著外源鈾脅迫濃度的增大而減弱,脅迫濃度的增加可使土壤微生物群落 Mclntosh指數(shù)降低,但是沒有顯著影響土壤微生物的Shanno

5、n指數(shù)和Simpson指數(shù)。微生物群落對氨基酸類碳源的利用能力最高,對酚酸類的碳源利用能力最低。主成分分析可知,TY02組土壤微生物主要影響對PC1和PC2貢獻較大的碳源的利用,TY05組土壤微生物主要影響對PC2貢獻較大的碳源的利用,而TY10組土壤微生物主要影響對PC1貢獻較大的碳源的利用。對PC1和PC2貢獻率較大的主要是利用碳水化合物的微生物群落。
  3、土壤細菌多樣性對外源鈾脅迫響應的MiSep測序分析:采用MiSep

6、高通量測序技術,測定了外源鈾脅迫下的土壤細菌屬水平的變化情況。通過 OTU聚類分析,發(fā)現(xiàn)所選中的三個采樣點的共有優(yōu)勢菌群12種(菌種數(shù)量占各細菌總數(shù)的1%以上),特有優(yōu)勢菌群14種(菌種數(shù)量占各細菌總數(shù)的1%以上),獲得TY05采樣點的獨有細菌Gracilibacter和Lutispora。根據(jù)對三個處理組菌群OTU的分析,找出三個處理組在不同外源鈾脅迫處理后,各組的共有優(yōu)勢菌,從而分析得到部分對鈾有較強耐受性的細菌,如 Subgrou

7、p_6_norank、Gaiellales_uncultured、RB41_norank、Actinobacteria_norank,Gaiella等;得到部分對鈾敏感的細菌,如Microlunatus、Bacillus、Ensifer等;得到一些細菌如Oxalobacteraceae_unclassified、Paucimonas、Geobacter等,隨著外源鈾脅迫濃度上升,菌群數(shù)量增加。
  4、外源鈾脅迫對鈾礦區(qū)土壤環(huán)境質

8、量生物學指標的影響:對受到外源鈾脅迫處理后的若爾蓋鈾礦區(qū)的土壤進行土壤生物學指標的測定,諸如重金屬污染和微生物生物量、土壤酶、土壤代謝商、微生物商等之間的關系。結果表明,土壤微生物生物量碳、氮與總有機碳的相關性不顯著,微生物生物量碳和微生物生物量氮與土壤重金屬含量都呈顯著負相關,微生物熵隨著鈾含量的增加有顯著的降低趨勢,微生物碳/氮比隨重金屬污染濃度增加而降低,代謝熵與重金屬含量達到了顯著性正相關水平,重金屬污染對過氧化氫酶、脲酶和葡萄

9、糖酶活性有一定程度的抑制作用。微生物分布方面,三組處理前后的土壤真菌數(shù)量依次降低了83%、71%、37%,土壤細菌數(shù)量依次降低了42%、24%、28%,放線菌數(shù)量依次降低了23%、11%、18%。
  結論:若爾蓋鈾礦區(qū)土壤微生物以好氧細菌為主,研究篩選出3株鈾高耐受性細菌;在外源鈾脅迫下,土壤微生物群落對氨基酸類碳源的利用能力最高,對酚酸類的碳源利用能力最低,微生物活性總體隨外源鈾脅迫濃度增大而減弱;在研究所選的典型土壤樣品中,

10、共檢測出12種優(yōu)勢菌群和14種特有菌群,并獲得TY05采樣點的獨有細菌Gracilibacter和Lutispora;土壤微生物生物量碳、氮與總有機碳的相關性不顯著,微生物生物量碳、氮與土壤重金屬污染濃度呈顯著負相關,微生物熵、微生物碳/氮比與重金屬污染濃度呈負相關,代謝熵與與重金屬污染濃度呈顯著性正相關,重金屬污染對過氧化氫酶、脲酶和葡萄糖酶活性有一定程度的抑制作用。開展重金屬脅迫對污染土壤微生物群落分組特性的研究對探索微生物在二次污

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