氮肥和多环芳烃对农田土壤细菌群落的影响

摘要

氮肥是农业生产的重要保障,多环芳烃是广泛存在的环境污染物,它们可能共存于农田土壤中,对微生物群落产生影响.为探究施氮肥和多环芳烃污染叠加情况下的土壤微生物生态效应,采集农田土壤,设置添加尿素和苯并[a]蒽的组合处理,建立微宇宙进行培养.在测定硝态氮积累、土壤pH以及污染物矿化的基础上,结合定量PCR、高通量测序等方法,研究尿素和苯并[a]蒽对土壤细菌群落特征的影响.结果显示,尿素导致土壤中硝态氮的积累,显著增加了细菌氨单加氧酶基因(amoA)拷贝数,但对古菌amoA基因丰度的影响不明显;施用尿素导致土壤pH值降低,显著影响14个主要土壤细菌门中的10个,使得土壤细菌群落多样性显著下降,整体结构发生极大变化;相对于尿素而言,苯并[a]蒽84 d的矿化率为10％左右,长期作用下具有改变土壤微生物群落组成和结构的潜力;尿素对苯并[a]蒽的矿化未产生显著影响,但苯并[a]蒽对土壤中氨氧化古菌有抑制作用,抑制比例最高达63％.这些结果表明,尿素导致土壤中硝化微生物的富集,并通过降低pH而对微生物群落产生深远的影响,而苯并[a]蒽对土壤重要功能群和细菌总体群落有潜在的风险.该研究有助于阐明农田土壤中铵态氮肥和多环芳烃的复合生态效应,为揭示有机污染物和氮转化间的交互作用机制提供了科学依据.