土霉素在土壤－植物系统中的行为及对土壤微生物群落的影响
文献类型：学位论文
| 作者 | 孔维栋 |
| 学位类别 | 博士 |
| 答辩日期 | 2006-06-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 朱永官 |
| 关键词 | 土霉素 土壤 微生物群落 紫花苜蓿 吸收 吸附 oxytetracycline microbial community alfalfa absorb adsorption |
| 其他题名 | Behaviors of Oxytetracycline in Soil-Plant System and Its Impact on Soil Mirobial Communities |
| 学位专业 | 环境科学 |
| 中文摘要 | 随着集约化养殖的快速发展，兽药和饲料添加剂使用大量增加。这些药物大部分以原药或代谢产物的形式经动物粪便和尿液进入土壤、水体而造成污染，并通过食物链对整个生态环境产生毒害，影响植物、动物和微生物的正常生命活动。更严重的是，抗生素药物残留会造成病原菌的耐药性增加，从而危害人类健康，增加人类疾病的治疗难度。 本研究以养殖业用量较大的兽药土霉素（oxytetracycline, OTC）为代表，研究了抗生素类兽药在我国地带性土壤中的吸附解吸行为，采用Biolog，PCR-DGGE，PCR-RFLP和克隆测序等方法研究了土霉素对土壤微生物群落功能和结构的影响，并进一步研究了紫花苜蓿吸收土霉素的机理。主要研究结果如下： 1 我国六类地带性土壤吸附、解吸土霉素特征及其与土壤理化性质相关性分析 Freundlich和Langmuir方程均能很好拟合六类土壤吸附土霉素的过程。Langmuir吸附方程常数b与土壤电荷零点PZC呈显著负相关，与永久负电荷CECp呈显著正相关。郴州红壤和海南砖红壤吸附量最大(131.0和53.1 mmol kg-1 土壤，山东棕壤吸附量最小（0.44 mmol kg-1 土壤）。与土壤吸附土霉素过程相似，土霉素解吸过程均可被Freundlich和Langmuir方程很好地拟合。枣阳黄褐土上吸附的土霉素最难解吸，孝感黄棕壤和山东棕壤次之，海南砖红壤、郴州红壤和咸宁棕红壤较容易解吸。 2 土霉素、重金属Cu及其复合污染对土壤微生物群落功能的直接毒性效应 将提取的土壤微生物群落置于终浓度为0，1，5，11，43，109，217 μM土霉素或0，10，20，100和300 μM Cu及二者的复合污染中（土霉素0，5，11 μM和Cu 0，20 μM）。随着土霉素和Cu浓度升高土壤微生物群落功能多样性，均匀度，平均每孔利用率和各类碳源利用率均显著降低。土霉素的临界浓度为11 μM，Cu为20 μM。与单一污染物相比，土霉素与Cu复合污染显著降低了土壤微生物群落功能多样性，均匀度及糖类和羧酸类碳源利用率。 3 紫花苜蓿吸收土霉素机理及土霉素的植物毒性 紫花苜蓿地上部与地下部鲜重随土霉素浓度升高显著降低，0.2 mM时紫花苜蓿地上部及地下部分别下降61％和85％。紫花苜蓿离体根吸收土霉素的规律符合Michaelis-Menten方程，Vmax为2.25 mol g-1 f.w h-1，Km为0.036 mM。在pH 3.5和6.0时代谢抑制剂2，4－二硝基酚（DNP）显著抑制离体根吸收土霉素，但水通道抑制剂甘油和Ag+（AgNO3）对根系吸收土霉素没有影响。Hg2+（HgCl2）显著抑制土霉素吸收，但主要是Hg2+具有非常大的毒害，破坏了细胞的生理功能，而不是Hg2+抑制了水通道。这些结果表明，紫花苜蓿吸收土霉素是需能的主动吸收过程。 4 土培条件下土霉素对紫花苜蓿生长和土壤微生物群落功能和结构的影响 与对照相比，土霉素50 mg kg-1时显著抑制地下部生长11％，500 mg kg-1显著抑制紫花苜蓿地上部生长70.4％。500和1000 mg kg-1的土霉素显著降低了土体微生物和根际微生物对糖类和其它两类碳源的利用率，但对胺，氨基酸，聚合物和羧酸类碳源的利用率影响不大。DGGE图谱分析表明，500和1000 mg kg-1处理对土体细菌和真菌群落均产生一定影响。基于16S rDNA的PCR-RFLP和测序结果表明，Acidobacteria和Chloroflexi是对照土壤中独有细菌类群， Verrucomicrobia是土霉素处理土壤独有类群。对照土壤中主要类群为Chloroflexi （26％)，Acidobacteria （19％）和Bacteroidetes （14％）；土霉素处理土壤中主要类群为Proteobacteria （27％），Actinobacteria （18%）， Deltproteobacteria （16％）和Firmicutes (12％) 。 |
| 学科主题 | 环境化学 |
| 语种 | 中文 |
| 公开日期 | 2010-06-18 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/390]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_土壤环境科学实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孔维栋. 土霉素在土壤－植物系统中的行为及对土壤微生物群落的影响[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2006. |
入库方式： OAI收割
来源：生态环境研究中心
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