1. 研究目的与意义
我国土壤污染的类型主要有三类:土壤重金属污染、土壤有机污染以及有机无机复合污染。人类活动是造成土壤污染的主要原因,工业和城市“三废”排放导致城市郊区和经济发达地区土壤污染,而农药、农膜和肥料的长期不合理投入也是造成农田土壤污染的重要原因。2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示,全国耕地土壤重金属点位超标率高达12.1%。因环境恶化引发的人类健康危害正在一步步由量变走向质变。
目前,全世界平均每年排放约500万吨铅。过去50年间,排放到全球环境中铅约有78.3万吨,其中大部分进入土壤,致使世界各国土壤出现不同程度的铅污染。土壤重金属铅污染随着我国铅矿开采、冶炼以及各种用品制造的增加日益严重。重金属铅不仅是最有毒性的重金属元素之一,也是植物的非必需元素。土壤遭受铅污染不仅会改变原有土壤结构、恶化土壤微生物生存环境,还会通过食物链等途径进入人体及其他动物体内富集,影响人体健康。
土壤微生物以复杂群落而非纯培养形式存在,是生物圈中c、h、n、o和s等元素基本生物循环的重要参与者,因此它们的组成与活力深刻地影响着生物地球化学循环、有机质周转以及土壤质量。 近年来,国内外关于土壤生态系统稳定性的研究主要集中在概念、方法及影响因素等方面,并指出稳定性的大小可由土壤微生物活性、多样性及均匀性共同衡量。生态学研究中稳定性的内涵表现为系统的抗变能力,包括抵抗力和恢复力,其强度大小反映了生物功能在染毒过程中的变化。因此在重金属胁迫条件下,可以通过土壤抵抗力和恢复力水平来评价土壤的质量和健康程度,预测土壤在受到污染扰动后,生态功能的恢复速率与程度。
2. 研究内容和预期目标
主要研究内容:
(1)通过底物诱导呼吸实验确定土壤呼吸曲线,计算得到各组土壤的抵抗力、恢复力和稳定性。
(2)提取土壤微生物的磷脂脂肪酸,运用midi sherlock微生物自动鉴定系统鉴别土壤微生物,整理得到各类微生物在不同土壤组别中的含量。
3. 研究的方法与步骤
(1)设置不同溶度梯度的铅污染土壤,每个浓度梯度上分别设置加入等量的干芦苇叶的实验组和未添加芦苇叶的对照组。在培土的第1、7、15、30、60天分别取土进行底物诱导呼吸实验,通过土壤的呼吸曲线确定土壤的抵抗力、恢复力以及稳定性。
(2)使用萃取小柱分别萃取各组土壤中的磷脂脂肪酸,并运用midi sherlock微生物鉴定系统完成对各组土壤中磷脂脂肪酸的识别检测,分类汇总得到各组土壤中的各类微生物的含量。
(3)将磷脂脂肪酸生物标记作为数量测度,引入生态学多样性测度 shannon- wiener指数(h)、丰富度(s)和pielou均匀度指数(j)、simpson优势度指数(d)等方法, 计算微生物磷脂脂肪酸生物标记生态学参数,通过相关系数, 分析各参数的相关性。
4. 参考文献
[1]杨惠子, 陈明龙, 周怡然,等. 有机质添加对铅污染农田土生态功能稳定性的影响研究[j]. 农业环境科学学报, 2017, 36(4):694-701.
[2] 李小方, 邓 欢, 黄益宗, 等. 土壤生态系统稳定性研究进展[j]. 生态学报, 2009, 29(12): 6712-6722.
[3] 环境保护部和国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报[r]. 北京, 2014.
5. 计划与进度安排
(1)2022年1月—2022年2月,文献查阅,了解相关领域的研究现状;
(2)2022年2月—2022年3月,制定实验计划,写开题报告;
(3)2022年3月—2022年4月,实验阶段以及论文准备阶段;
