镉和乙草胺复合污染对旱地土壤自生固氮菌种群和生物活性的影响

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本文以华家池菜园土为研究材料，采用室内培养、纯培养与数理统计分析相结合的方法，探讨了重金属镉和除草剂乙草胺对旱地土壤中自生固氮菌数量及酶活变化的影响，并筛选、分离和鉴定了一株高效自生固氮菌，对污染物胁迫下纯菌的生长和固氮酶活及氧化应激反应进行了研究，对C4菌株抗污染的机理进行了初步的探讨，为建立有效的镉和乙草胺复合污染预警指标体系、环境质量评价提供了有益的参考。本研究所获得主要结论如下： 1.采用传统方法研究了镉和乙草胺单一及复合污染对旱地土壤自生固氮菌生长及对土壤固氮强度的影响。研究结果表明，土壤中好氧固氮菌对Cd2+非常敏感。低浓度的Cd2+可以刺激土壤中好氧固氮菌的数量，但高浓度对其有强烈的抑制作用。而乙草胺对好氧固氮菌数量没有实质上的影响。Cd2+对前8d土壤中的厌氧固氮菌数量表现为强烈的刺激作用，随后固氮菌数量下降.最终除最高浓度组(5.0mg·kg-1干土)受明显的抑制作用，其余组与对照相当。从长期来看，施用乙草胺后厌氧固氮菌数量变化不大，但施用高浓度时(2.0mg/kg干土)可显著抑制固氮菌的数量。Cd2+与乙草胺复合污染对土壤好氧和厌氧固氮菌均表现为协同毒性效应。Cd2+对培养末期土壤固氮强度的影响表现为负相关作用，呈良好的浓度—剂量效应。而一定浓度范围内的乙草胺可以在短期内刺激固氮酶活性，但最终则表现为抑制作用。两者复合污染下的固氮酶活前期表现为协同刺激作用，而末期则为协同毒性效应。 2.从菜园中分离得到一株高效自生固氮菌株C4。C4菌株16SrDNA与GenBank数据库中拜式固氮菌(Azotobacterbeijerinckii)的16SrDNA序列具有99％同源性，结合形态、生理生化特性判断，该菌为拜式固氮菌。对该菌固氮酶活的测定发现，菌株在培养24h时固氮酶活性最高，乙烯生成量达1203.779nmol/h.ml菌液，随后酶活逐步下降，至90h时的酶活仅75.66nmol/h.ml菌液。菌株的抗药性的检测结果表明，菌株C4对庆大霉素、氨苄青霉素、丁胺卡那霉素、红霉素敏感，而对青霉素钠、头孢霉素和氯霉素不敏感。 3.以菜园里分离得到的固氮菌株C4为实验材料，通过对其生长和固氮酶活两方面的影响，研究了Cd2+、乙草胺两者复合污染对C4菌株的毒害作用，初步获得以下结论：Cd2+对刚培养或已培养12h后的纯培养物菌株C4的生长和酶活都有较强的抑制作用，其中Cd2+对已培养12h菌株的危害更大。0.5mgL-1Cd2+浓度即可显著地抑制菌株的生长和酶活水平。而C4菌株对乙草胺有较强的耐受能力，特别是对已培养12h的菌株，乙草胺浓度高达1000mg/L时，其酶活仍可与对照水平相近。在Cd2+和乙草胺复合污染中，也观察到已培养12h后的C4菌株对复合污染更为敏感。复合污染施用后菌株的生长和酶活均受到强烈的抑制，只能维持在很低的水平。复合污染中Cd2+是起作用的关键性因子，而乙草胺对菌株生长或酶活变化均未见有显著作用。而两者也未出现显著的交互作用。 4.本章研究了AzotobacterbeijerinckiiC4对镉离子、乙草胺单独及其复合污染胁迫的应激反应。结果表明，单独施加镉离子或乙草胺对菌株超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)和ATPase酶活性均有不同程度的诱导作用，污染物加入初期诱导作用显著，而后期效应则不明显。镉离子和乙草胺复合污染对菌株抗氧化酶酶活的影响随污染物处理浓度和时间的不同呈现不同规律。复合污染对菌株SOD酶和ATPase活性的影响主要表现为协同效应，但最终与相应单因子下的酶活水平渐趋于一致。不同浓度的复合污染物对CAT酶活性的影响最初表现为拮抗或协同作用，但最终则均呈现为拮抗效应。

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作者
宣瑛;
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作者单位

浙江大学;

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授予单位浙江大学;
学科微生物学
授予学位硕士
导师姓名闵航;
年度 2006
页码
总页数
原文格式 PDF
正文语种中文
中图分类 S154.381;
关键词
重金属镉; 乙草胺; 复合污染; 自生固氮菌; 氧化应激; 旱地土壤; 生物活性;

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