土壤-蔬菜生态系统中细菌群落对邻苯二甲酸酯污染的响应

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