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尼古丁的土壤微生物生态毒理和微生物降解研究

阮爱东

  本论文主要分为尼古丁对土壤的生态毒理学研究和尼古丁的微生物降解研究两个部分,分述如下:一、尼古丁对土壤的生态毒理学研究本论文以浙江大学华家池校区农场菜地土壤为研究材料,综合运用传统及现代分子生物学手段及统计学方法,全面探讨了尼古丁对菜地土壤微生物生态的毒性效应,为建立有效的尼古丁污染预警指标体系、环境质量评价提供了有益的参考。本研究所获主要结果如下:1.以浙江大学华家池校区菜地土壤为材料,采用室内培养方法,系统研究了不同浓度的外源尼古丁处理对菜地土壤可培养微生物种群多样性、土壤微生物活性以及酶活性动态变化过程的影响。研究结果表明,恒温培养条件下,菜地土壤各微生物类群、土壤呼吸作用和土壤酶对不同浓度的尼古丁具有各自不同的反应。当尼古丁浓度大于或等于0.008μg g~(-1)干土时,土壤细菌总数显著低于相应时间的对照土壤,且细菌数量的恢复速度也显著慢与对照组;而尼古丁浓度为0.040μgg.g~(-1)干土时,短期内可刺激细菌生长。放线菌和自生固氮菌的生长在尼古丁污染条件下受到显著性抑制:而真菌生长在短期内受到抑制,2周后其生长受到刺激,显著高于对照组土壤。尼古丁处理组土壤呼吸强度在前4周大都显著不同于对照土壤,表现为起初受到抑制,然后受到刺激,如此更迭两次后逐渐恢复。酶学研究结果表明,尼古丁作用下,土壤蛋白酶活性受到较大的影响,表现为短期内受到抑制,且呈现较为明显的剂量一效应关系(R~2为0.9485),而后受到刺激,与对照组间存在显著性差异。土壤脲酶活性在尼古丁污染条件下与对照组之间也存在较大差异。短期内,低浓度尼古丁可使得脲酶活性显著提高,而高浓度尼古丁可抑制脲酶活性,两周后各处理组脲酶活性均显著高于对照组。尼古丁污染对土壤过氧化氢酶活性起初起到抑制作用,且存在一定的剂量—效应关系(R~2为0.9222),而后可刺激过氧化氢酶活性的提高。尼古丁对土壤磷酸酶活性的作用与对过氧化氢酶恰恰相反,开始表现为刺激作用,各处理酶活性大都高于对照组,且在第7d酶活变化与一定范围的尼古丁浓度之间存在一定的剂量—效应关系(R~2为0.8707)。到第21d时,各处理土壤磷酸酶活性均受到抑制,28d后,各处理土壤磷酸酶活趋于一致。……