《蚯蚓對鎘超富集植物氮供給的土壤調控機制》是依託華南農業大學，由徐會娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：蚯蚓對鎘超富集植物氮供給的土壤調控機制
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：徐會娟
- 依託單位：華南農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
針對目前重金屬污染土壤氮循環受阻、植物提取修復效率低下、修復時限較長的問題，基於施加氮肥會促進植物生長、提高植物對重金屬積累的理論基礎，本項目擬研究蚯蚓對重金屬污染土壤氮素供給的影響及其微生物學機制，並探討蚯蚓在與植物聯合修復重金屬污染土壤中的潛力。首先，通過微宇宙鎘污染模擬實驗，研究不同梯度鎘短期污染條件下蚯蚓對土壤氮循環重要過程——硝化過程的影響及其微生物學機制；然後，利用穩定同位素探針技術(DNA-SIP)聯合高通量Illumina測序技術對重金屬污染土壤接種蚯蚓前後的氨氧化微生物進行原位鑑定，進一步探討蚯蚓在硝化微生物抵抗重金屬短期脅迫中的作用及機理；最後，通過盆栽實驗探討蚯蚓聯合龍葵修復鎘污染土壤的效果。本研究將為解決重金屬污染土壤氮循環功能退化及其植物修復過程中氮素供給問題提供堅實的理論依據。
結題摘要
植物提取因投入成本低、能將重金屬從土壤移除等優勢被認為是土壤重金屬污染修復技術中最具發展前景的修複方式之一。然而該技術由於超富集植物生長緩慢、生物量小、修復效率低等問題在實際套用中受到限制。針對這個問題，本項目從土壤生態系統工程師-蚯蚓入手，研究了蚯蚓對重金屬Cd污染土壤中重要氮循環過程-硝化過程的影響。項目主要基於兩個培養實驗、一個盆栽實驗探討了蚯蚓對不同Cd污染土壤中硝化過程的影響規律及其微生物學機理，並利用穩定同位素探針技術（DNA-SIP）原位鑑定了重金屬污染土壤中接種蚯蚓前後的自養型氨氧化微生物。本項目主要研究結果如下：在Cd污染和對照土壤中，蚯蚓均能提高酸性土壤的pH，而降低中性土壤的pH，減緩培養過程中水溶性有機碳的消耗，提高土壤可溶性氮含量；接種蚯蚓後，酸性壤土和中性砂質黏壤土中銨態氮含量均顯著升高，酸性壤土中硝態氮含量無顯著變化，而中性砂質黏壤土中硝態氮大量積累；儘管蚯蚓對酸性壤土淨硝化過程無顯著影響，但提高了土壤的潛在硝化潛勢，即蚯蚓能夠促進Cd污染土壤的硝化過程；儘管酸性土壤中氨氧化古菌（AOA）豐度比氨氧化細菌（AOB）更高，但蚯蚓主要通過影響AOB恢復或刺激土壤氮循環功能，相關分析結果表明蚯蚓可能主要是通過提高土壤pH、銨態氮含量和AOB的豐度影響酸性土壤的硝化過程；定量PCR結果顯示蚯蚓提高了Cd污染中性土壤的AOB豐度，但降低了AOA的豐度，即蚯蚓同樣是通過影響AOB調控中性土壤的氮素循環；DNA-SIP實驗結果進一步確證了蚯蚓通過提高中性土壤AOB而非AOA的豐度促進土壤的硝化過程；DNA-SIP聯合高通量測序的結果表明，蚯蚓主要通過刺激Nitrospira和Nitrosospira兩種硝化微生物恢復Cd污染土壤的硝化過程。本項目結果能夠為蚯蚓在重金屬污染土壤的微生物-動物-植物聯合生物修復技術中的套用提供重要的理論依據和數據支撐。
