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四种抗生素单一及与铜复合作用对黄河三角洲盐渍土酶活性和微生物群落的影响

韩凯

四种抗生素单一及与铜复合作用对黄河三角洲盐渍土酶活性和微生物群落的影响

韩凯1
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作者信息

  • 1. 山东农业大学
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摘要

作为主要的土壤健康威胁之一,土壤盐渍化被认为是影响土壤肥力和生物多样性分布的重要因素。我国黄河三角洲的土壤盐渍化以前所未有的速度从近海蔓延到内陆,严重限制了土壤养分的可用性和微生物活动。有机肥是治理土壤盐渍化的常用手段,而有机肥施用会造成抗生素和Cu等重金属的残留,因此在盐渍化土壤中会经常检测出残留的抗生素和重金属,目前针对不同类型抗生素和铜对黄河三角洲盐渍土土壤酶活性和微生物群落结构的影响研究甚少。本研究选择四种抗生素和重金属Cu对两种盐渍土(轻度盐渍土和中度盐渍土)进行处理:空白(CK)、金霉素(CTC)、恩诺沙星(ENR)、磺胺甲噁唑(SMZ)、泰乐菌素(TYL)、铜(Cu)、金霉素+铜(CTC_Cu)、恩诺沙星+铜(ENR_Cu)、磺胺甲噁唑+铜(SMZ_Cu)、泰乐菌素+铜(TYL_Cu),测定表层土壤基本理化性质、土壤酶活性,基于Illumina-MiSeq高通量测序技术测定土壤微生物指标。结果表明: (1)四种抗生素和Cu的添加显著降低了两种盐渍土脲酶(URE)、过氧化氢酶(CAT)、蔗糖酶(SUC)、碱性磷酸酶(ALP)四种酶的活性。在轻度盐渍土处理中,添加恩诺沙星和Cu的复合处理对土壤URE活性抑制程度最为显著;添加泰乐菌素和Cu的复合处理对土壤CAT、SUC活性抑制程度最为显著;添加金霉素和Cu的复合处理对土壤ALP活性抑制程度最为显著。在中度盐渍土处理中,添加泰乐菌素和Cu的复合处理对土壤CAT、SUC活性抑制程度最高;添加磺胺甲噁唑和Cu的复合处理对土壤URE、ALP活性抑制程度最高。且中度盐渍土酶活性显著低于轻度盐渍土酶活性。 (2)四种抗生素和Cu处理显著改变了两种盐渍土细菌和真菌多样性和丰富度。在轻度盐渍土单一处理中,添加磺胺甲噁唑的单一处理细菌多样性最低,添加泰乐菌素的单一处理细菌丰富度最低;添加泰乐菌素的单一处理真菌多样性和丰富度最低;而在轻度盐渍土复合处理中,添加磺胺甲噁唑和Cu的复合处理细菌、真菌多样性和丰富度均为最低。在中度盐渍土单一处理中,添加泰乐菌素的单一处理细菌多样性和丰富度最低;添加磺胺甲噁唑的单一处理真菌多样性和丰富度最低;在复合处理中,添加磺胺甲噁唑和Cu的复合处理细菌、真菌多样性和丰富度均为最低。 (3)轻度、中度盐渍土各处理细菌群落OTU相对丰度和组成有显著差异,第一优势细菌菌门均为变形杆菌门(Proteobacteria),其中添加泰乐菌素的单一处理对两种盐渍土细菌群落OTU丰度影响均最为显著。轻度、中度盐渍土各处理真菌OTU丰度和相对组成也有显著差异,两种盐渍土各处理的第一优势真菌菌门均为子囊菌门(Ascomycota),且均在添加磺胺甲噁唑的单一处理中相对丰度最低。 (4)四种抗生素和Cu的添加显著改变了两种盐渍土的细菌和真菌群落结构。泰乐菌素的单一处理、金霉素和Cu的复合处理对轻度盐渍土细菌群落结构影响最为显著;恩诺沙星的单一处理、金霉素和Cu的复合处理对中度盐渍土细菌群落结构影响最为显著;在门和纲水平上,四种抗生素单一及与铜的复合作用对轻度盐渍土真菌群落结构无显著影响;相比于复合处理,四种抗生素的单一处理对中度盐渍土真菌群落结构影响最为显著。 (5)轻度盐渍土细菌群落与URE、CAT、SUC三种酶呈极显著正相关,而与ALP相关性较低,仅有两种菌门与ALP呈显著负相关;中度盐渍土细菌群落与URE、CAT、SUC显著相关,而与ALP无相关性。只有URE和SUC两种酶在门水平上与轻度盐渍土真菌群落有相关性,而CAT、ALP在门水平上与轻度盐渍土真菌群落无显著相关性;四种酶活性与中度盐渍土真菌群落在门水平上均有相关性,其中URE和CAT与中度盐渍土真菌群落相关性最为显著。

关键词

盐渍土/抗生素/铜离子/土壤酶/微生物群落

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授予学位

硕士

学科专业

环境科学与工程

导师

孙淑娟

学位年度

2023

学位授予单位

山东农业大学

语种

中文

中图分类号

X5
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