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《成都大学》 2020年
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增施沼液对镉胁迫下皇竹草生长特性及其根际土壤微生物特性的影响

何琳  
【摘要】:植物提取技术在重金属污染环境的修复方面潜能巨大。沼液兼具肥料属性和土壤改良属性,被广泛应用于提升农作物品质产量、防治病虫害和改善土壤环境等方面,但目前有关沼液联合植物修复重金属污染土壤方面的研究鲜有报道。本文选取猪场沼液和高生物量皇竹草为研究材料,采用盆栽试验的方法探索了沼液联合皇竹草修复镉污染土壤的可行性。通过测定皇竹草株高、分蘖和鲜重,探究了沼液对镉胁迫下皇竹草生长特性的影响;通过采集皇竹草根际土壤和收获皇竹草植株各部位,分析了沼液对皇竹草根际土壤酶活性、生物有效性镉含量以及皇竹草各部位镉富集潜力的影响。在此基础上,进一步采用Illumina Miseq高通量测序技术探究了沼液对镉胁迫下皇竹草根际土壤微生物群落结构及多样性的影响。本研究主要结果如下:(1)与对照处理相比,沼液使Cd 0、Cd 2和Cd 8胁迫下的皇竹草株高分别提高了41.83-56.41%、2.50-12.99%和6.91-28.95%,分蘖数分别提高了100.00-150.00%、7.85-38.57%和8.99-45.23%,鲜重分别提高了331.25-415.63%、18.18-41.82%和53.33-90.67%。但过量的沼液浇灌对皇竹草的生长无进一步促进作用,因此沼液灌溉时需严格控制用量。(2)在Cd 0、Cd 2和Cd 8胁迫下,沼液使皇竹草根际土壤脲酶、蔗糖酶和脱氢酶的活性比对照处理有不同程度地提高,碱性磷酸酶的活性整体降低。(3)在Cd 0、Cd 2和Cd 8胁迫下,皇竹草根际土壤中生物有效性镉的含量经沼液处理后比对照处理分别提高了6.25-25.00%、1.38-8.33%和1.36-11.31%。与此同时,Cd0胁迫下的土壤总镉含量比对照处理降低了12.50%-16.67%,Cd 2和Cd 8胁迫下的总镉含量比对照处理最大可分别提高18.75%和45.09%。不仅如此,皇竹草茎部和叶部的镉含量经沼液浇灌后比对照处理有倍数提高,根部镉含量随沼液用量的增加而增加。最终,皇竹草镉转移系数接近1,镉富集系数大于1。(4)在门分类水平上,沼液处理的皇竹草根际土壤中相对丰度大于5%的优势菌有变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和拟杆菌门(Bacteroidetes)。在属分类水平上,沼液处理的皇竹草根际土壤中相对丰度大于3%的细菌有鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)。与常规处理和对照处理相比,绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)在沼液处理组中相对丰度明显较高。此外,沼液浇灌极大降低了皇竹草根际土壤中真菌的丰富度。
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