原油污染土壤的微生物学效应及其评价指标

论文摘要

本论文采用模拟试验的研究方法,以50年较少受到扰动的土壤作为供试土壤,研究了无植物影响条件下外源施入不同浓度原油产生的土壤微生物活性效应,分析了土壤的微生物生物量、呼吸作用、呼吸商、以及微生物代谢功能多样性等的变化规律,探讨了评价原油污染土壤微生物的功能性指标。为原油污染土壤的生物修复、环境质量评价,以及土壤原油污染预警指标提供有益的科学参考。研究结果表明,当外源原油的浓度大于25g/kg时,土壤微生物的基础呼吸（BR）、微生物生物量碳(Cbio)、可浸提碳(Cext)均呈现降低的趋势,当原油浓度小于25g/kg时,这些指标存在逐渐升高的现象。微生物呼吸商（qCO2）则表现为随原油污染浓度的增加而升高,表明高浓度原油污染土壤微生物群落处于胁迫状态。在同一污染浓度下,qCO2呈现出随时间延长而降低的趋势;说明微生物对土壤环境中原油污染有逐步适应的过程,一定浓度的原油污染土壤具有自净作用。单因素方差分析结果表明,潜在呼吸商（qPR）和腐殖化效率(Qext)在不同土壤间差异不显著;微生物生物量及活性指标Cext、Cbio和BR、PR及功能性商值指标qCO2、呼吸活化商（qR）和腐殖化效率(Eext)在不同程度污染土壤间存在显著性差异;表明Cext、Cbio、BR、qR和qCO2、qR、Eext这7个指标可以灵敏的反映原油污染土壤的状况。通过分析表明,较低浓度原油含量有利于提高土壤微生物活性,高浓度原油含量则会对土壤微生物活性产生抑制作用。采用BIOLOG-ECO微平板测试了原油污染土壤的微生物碳源利用的功能多样性。微生物群落代谢剖面（AWCD）分析和主成分分析结果表明,污染土壤微生物对碳源的代谢活性发生改变,微生物对胺/氨基化合物类、氨基酸类、羧酸类和聚合物类碳源的代谢活性较高,无污染土壤的微生物对醣类、双亲化合物类和聚合物类碳源的代谢活性较高。不同浓度原油污染土壤,在31种碳源构建的主成分坐标体系中存在显著的空间分异。土壤微生物群落功能多样性丰富度（S）、Shannon多样性、Shannon均匀度、Simpson多样性、Mclntosh多样性和Mclntosh均匀度在对照土壤和污染土壤间均差异显著（P＜0.05）。分析表明无污染土壤微生物丰富度高于低浓度原油土壤高于高浓度原油土壤;高浓度原油土壤微生物群落功能多样性降低。无论是微生物活性还是微生物多样性方面,其结果均说明原油污染存在“中等污染效应”。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 土壤质量评价研究综述
• 1.1 前言
• 1.2 土壤质量
• 1.2.1 土壤质量定义
• 1.2.2 土壤质量研究的复杂性
• 1.3 土壤质量评价指标
• 1.3.1 土壤质量评价指标定义
• 1.3.2 土壤质量评价指标选取原则
• 1.3.3 土壤质量评价指标分类
• 1.3.3.1 定性指标
• 1.3.3.2 定量指标
• 1.3.4 土壤质量评价方法
• 1.4 污染土壤质量评价的主要生物指标
• 1.4.1 土壤微生物生物量
• 1.4.2 土壤微生物活性
• 1.4.3 土壤微生物群落组成和多样性
• 1.4.4 土壤酶活性
• 1.5 土壤质量评价展望
• 1.5.1 土壤质量评价有待标准化
• 1.5.2 土壤质量评价体系有待完善
• 1.5.3 土壤质量在实践中的应用
• 第二章 研究内容与方法
• 2.1 研究目的与意义
• 2.1.1 研究目的
• 2.1.2 研究意义
• 2.2 试验设计
• 2.2.1 研究内容
• 2.2.2 试验的建立
• 2.2.2.1 供试土样选择
• 2.2.2.2 污染物及浓度确定
• 2.2.2.3 试验土样培养方案
• 2.2.3 生物评价指标的选择
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 土壤呼吸作用强度的测定
• 2.3.2 微生物生物量碳的测定
• 2.3.3 土壤有机质测定
• 2.3.4 土壤微生物功能多样性测定
• 2.4 数据分析
• 第三章 原油污染土壤的微生物效应
• 3.1 原油对土壤微生物的活性的影响
• 3.1.1 土壤基础呼吸的变化
• 3.1.2 土壤的诱导呼吸变化
• 3.2 原油对土壤微生物生物量的影响
• ext)变化'>3.2.1 土壤可浸提碳(C_ext)变化
• mic)的变化'>3.2.2 微生物生物量碳(C_mic)的变化
• 3.3 原油污染土壤的商值变化
• 3.4 小结
• 第四章 原油污染土壤的微生物功能多样性变化
• 4.1 原油污染土壤微生物的碳源代谢特征
• 4.2 原油污染土壤微生物的代谢特征的主成分分析
• 4.3 原油污染土壤的微生物群落指数
• 4.4 小结
• 第五章 研究结论
• 5.1 研究结论
• 5.2 问题展望
• 参考文献
• 致谢