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γ-HCH对覆膜苜蓿根际土壤细菌群落结构的影响

2020-12-08阅读(360)

γ-HCH对覆膜苜蓿根际土壤细菌群落结构的影响

论文摘要

有机氯农药（Organochlorine pesticides,OCPs）和地膜覆盖作为不同的农田管理措施近年来被广泛使用,其中有机氯农药由于其难降解性而威胁生态安全,虽然多数有机氯农药已被禁用,但在多地仍可检测到高浓度的有机氯农药,地膜覆盖除有增温保湿的效果外还会使土壤性状发生改变。土壤微生物在营养物质转化、有机质分解、污染物降解及修复等土壤地球化学循环方面起着重要的作用,对土壤条件的变化响应明显,因而可以作为土壤环境变化的指示剂。本研究将地膜覆盖与典型有机氯农药γ-HCH污染相结合,利用温室盆栽实验,对培养后的苜蓿盆栽根际土壤进行16S rRNA测序,通过分析土壤理化性质、细菌群落结构、参与土壤碳氮循环的细菌相对丰度及其代谢通路,得出了以下几个结论:（1）低浓度(50 ng·g-1)γ-HCH下根际土壤细菌群落的丰富度和多样性均有所降低,地膜覆盖处理可提高无γ-HCH时根际土壤细菌群落的丰富度和多样性。γ-HCH降低了根际土壤细菌群落的丰富度,且在低浓度γ-HCH时根际土壤细菌多样性最低;地膜覆盖处理可提高无γ-HCH和高浓度γ-HCH(500 ng·g-1)下根际土壤细菌群落的丰富度,同时增强无γ-HCH和低浓度γ-HCH时根际土壤细菌多样性。不同处理方式下的根际土壤中,门水平中的变形菌门（Proteobacteria）和放线菌门（Actinobacteria）的相对丰度最高,属水平中的鞘氨醇单胞菌属（Sphingomonas）、类诺卡氏菌属（Nocardioides）、Iamia等相对丰度最高。不同浓度γ-HCH及地膜覆盖下的差异菌中有些参与碳降解及氮循环的细菌,通过RDA分析发现,这些细菌分别与土壤有机碳和总氮含量成正相关。（2）无γ-HCH时地膜覆盖提高了多个参与碳降解的细菌相对丰度,而γ-HCH使根际土壤中部分参与碳降解的细菌有所减少。γ-HCH及地膜覆盖对参与固碳及甲烷氧化的细菌相对丰度无显著影响,地膜覆盖增加了无γ-HCH时多个参与碳降解的细菌（假单胞菌属（Pseudomonas）、纤维弧菌属（Cellvibrio）、芽孢杆菌属（Bacillus）、无色杆菌属（Achromobacter））含量（P<0.05）,以及低浓度γ-HCH时个别参与碳降解（假单胞菌属（Pseudomonas））的细菌相对丰度（P<0.05）,但对高浓度γ-HCH土壤碳降解菌无明显影响（P>0.05）;γ-HCH可显著降低根际土壤中部分参与碳降解的细菌（无覆盖:链霉菌属（Streptomyces）、分枝杆菌属（Mycobacterium）;地膜覆盖:假单胞菌属（Pseudomonas）、无色杆菌属（Achromobacter））相对丰度（P<0.05）。低浓度γ-HCH且地膜覆盖可促进土壤的光合生物碳固定、甲烷代谢通路及多条碳水化合物代谢通路。（3）地膜覆盖可增加根际土壤中部分参与氮循环的细菌相对丰度,而高浓度γ-HCH会降低地膜覆盖下根际土壤中部分参与氮循环的细菌相对丰度。地膜覆盖可增加无γ-HCH时根际土壤中个别固氮菌（根瘤菌属（Rhizobium））、参与硝化（硝化螺菌属（Nitrospira））及反硝化作用（芽孢杆菌属（Bacillus）、假单胞菌属（Pseudomonas））的细菌相对丰度（P<0.05）,增加低浓度γ-HCH时一些参与反硝化作用的细菌（假单胞菌属（Pseudomonas）、黄杆菌属（Flavisolibacter））（P<0.05）,高浓度γ-HCH时地膜覆盖可以增加个别参与固氮（鱼腥藻属（Anabaena）、固氮螺菌属（Azospirillum））及硝化作用（亚硝化螺菌属（Nitrosospira））的细菌（P<0.05）;γ-HCH使根际土壤中参与固氮的中慢生根瘤菌属（Mesorhizobium）含量增加（P<0.05）,但高浓度γ-HCH会降低地膜覆盖下根际土壤中参与硝化作用的亚硝化单胞菌属（Nitrosomonas）及参与反硝化作用的假单胞菌属（Pseudomonas）的相对丰度（P<0.05）。γ-HCH及地膜覆盖对氮代谢通路无明显影响。

论文目录

  • 摘要
  • ABSTRACT
  • 符号与缩略语说明
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景与意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 地膜覆盖对土壤的影响
  •     1.2.2 有机氯农药对土壤的影响
  •   1.3 研究目的与内容
  •   1.4 技术路线
  • 第二章 实验材料与方法
  •   2.1 试剂与仪器
  •   2.2 实验设计
  •     2.2.1 污染土壤的制备
  •     2.2.2 盆栽实验
  •   2.3 样品处理与测定
  •     2.3.1 样品采集
  •     2.3.2 分析测定方法
  •     2.3.3 数据分析
  • 第三章 不同浓度γ-HCH对根际土壤细菌群落结构的影响
  •   3.1 不同浓度γ-HCH对根际土壤性质的影响
  •     3.1.1 无覆盖下不同浓度γ-HCH对根际土壤理化性质的影响
  •     3.1.2 地膜覆盖下不同浓度γ-HCH对根际土壤理化性质的影响
  •   3.2 不同浓度γ-HCH对根际土壤细菌群落结构的影响
  •     3.2.1 不同浓度γ-HCH根际土壤细菌的α-多样性
  •     3.2.2 不同浓度γ-HCH根际土壤细菌群落结构差异
  •     3.2.3 不同浓度γ-HCH根际土壤细菌的群落组成
  •     3.2.4 不同浓度γ-HCH根际土壤差异菌
  •     3.2.5 不同浓度γ-HCH根际土壤参与碳氮循环的细菌组成
  •   3.3 不同浓度γ-HCH对根际土壤细菌碳氮代谢通路的影响
  •     3.3.1 无覆盖下不同浓度γ-HCH对根际土壤细菌碳氮代谢通路的影响
  •     3.3.2 地膜覆盖下不同浓度γ-HCH对根际土壤细菌碳氮代谢通路的影响
  •   3.4 讨论
  •     3.4.1 不同浓度γ-HCH对根际土壤细菌群落结构的影响
  •     3.4.2 不同浓度γ-HCH对根际土壤中HCH降解菌的影响
  •     3.4.3 不同浓度γ-HCH根际土壤细菌介导的碳循环
  •     3.4.4 不同浓度γ-HCH根际土壤细菌介导的氮循环
  •   3.5 本章小结
  • 第四章 地膜覆盖对根际土壤细菌群落结构的影响
  •   4.1 地膜覆盖对根际土壤理化性质的影响
  •     4.1.1 无γ-HCH条件下地膜覆盖对根际土壤理化性质的影响
  •     4.1.2 50ng·g-1γ-HCH条件下地膜覆盖对根际土壤理化性质的影响
  •     4.1.3 500ng·g-1γ-HCH条件下地膜覆盖对根际土壤理化性质的影响
  •   4.2 地膜覆盖对根际土壤细菌的影响
  •     4.2.1 地膜覆盖下根际土壤细菌的α-多样性
  •     4.2.2 地膜覆盖下根际土壤细菌群落结构差异
  •     4.2.3 地膜覆盖下根际土壤细菌的群落组成
  •     4.2.4 地膜覆盖下根际土壤差异菌的组成
  •     4.2.5 地膜覆盖下根际土壤参与碳氮循环的细菌组成
  •   4.3 地膜覆盖对根际土壤细菌碳氮代谢通路的影响
  •     4.3.1 无γ-HCH条件下地膜覆盖对根际土壤中细菌碳氮代谢通路的影响
  •     4.3.2 50ng·g-1γ-HCH条件下地膜覆盖对根际土壤中细菌碳氮代谢通路的影响
  •     4.3.3 500ng·g-1γ-HCH条件下地膜覆盖对根际土壤中细菌碳氮代谢通路的影响
  •   4.4 讨论
  •     4.4.1 地膜覆盖对根际土壤细菌群落结构的影响
  •     4.4.2 地膜覆盖下根际土壤细菌介导的碳循环
  •     4.4.3 地膜覆盖下根际土壤细菌介导的氮循环
  •   4.5 本章小结
  • 第五章 全文总结与展望
  •   5.1 全文总结
  •   5.2 全文展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 攻读硕士学位期间取得的科研成果

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 丁柳屹

    导师: 王森

    关键词: 地膜覆盖,苜蓿,细菌群落,碳氮循环,代谢通路

    来源: 西北大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

    专业: 生物学,环境科学与资源利用,农业基础科学,农业基础科学,农艺学

    单位: 西北大学

    分类号: X592;S154.3

    总页数: 89

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