前言:
DBP(邻苯二甲酸二丁酯)是一种常见的塑化剂,具有较强的致癌,致畸,致突变作用,目前被中国环境监测中心和美国环保局列为优先控制污染物之一。蔬菜种植行业常用的温室大棚和地膜中的含有较高量的DBP,且极易进入周边环境中。不同浓度的DBP进入土壤-蔬菜生态系统后,会对土壤和蔬菜理化性质产生怎样的影响,其中的细菌群落又会如何响应呢?
文章简介:
本研究进行了盆栽实验,设置了4个处理,即无处理对照(CK),50 mg/kg DBP (C1),200 mg/kg DBP (C2),500 mg/kg DBP(C3)。同时种植蔬菜,分别在第1,3,5,10,20,30天取土壤样品,第30天蔬菜成熟时分别取根际土壤,蔬菜叶际样品,根内生样品和叶内生样品提取DNA,通过高通量测序技术和荧光定量PCR方法,研究土壤-蔬菜生态系统中细菌群落随污染物浓度增加和时间的动态变化。另外污染状态下土壤和蔬菜理化性质的变化也做了一定研究。
主要研究结果:
(1)DBP污染状态下,土壤理化性质也会发生一定变化。加入DBP第一天后,土壤pH,总氮,总磷和总有机碳含量会随DBP浓度增加而降低。显著性分析也表明DBP浓度与pH和总氮含量显著负相关,与总有机碳含量显著正相关。另外,高浓度DBP污染下,植物生长受到抑制,且硝酸盐含量显著增加,并超过蔬菜食用了安全标准(图1,2)。
图1 土壤理化性质变化
图2 植物理化性质
(2)荧光定量PCR结果表明,土壤中的细菌总数会随DBP浓度增加而增加。而且,根际土壤细菌总数多于非根际土壤(图3)。
图3 DBP污染土壤中的细菌总数
(3)随DBP污染浓度增加,细菌群落多样性显著降低,且在第三天达到最低,然后慢慢恢复到原始水平。显著性分析表明DBP浓度与细菌群落多样性显著负相关(图4)。
图4 细菌群落多样性
(4)非根际土壤细菌群落与DBP浓度,TN和pH等土壤理化性质显著相关,而根际土壤细菌群落则与植物理化性质(主要为鲜重,高度)显著相关。另外,VPA结果表明非根际土壤营养指标,理化指标和DBP浓度分别可以解释细菌群落变化3.9%,5.4%和2.6%(图5)。
图5 非根际土壤细菌群落与
环境因子的CCA和VPA分析
结论:
实验结果证明农田DBP污染会导致土壤和蔬菜理化性质变化,增加蔬菜食用的健康风险。而细菌群落也会因DBP而发生变化,主要表现为细菌总数增加,多样性降低,群落结构也发生显著变化。
参考文献:
Kong X.,Jin D., Jin S., et al. Responses of bacterial community to dibutyl phthalatepollution in a soil vegetable ecosystem [J]. Journal of Hazardous Materials,2018, 353:142–150.
论文链接:
https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389418302395
中国科学院生态环境研究中心
环境生物技术重点实验室
邓晔 研究员课题组发布
作者:孔晓
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