论文摘要
多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs）由于毒性强、降解周期长而成为环境中的一种重要的持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants,POPs）。土壤是环境中的多环芳烃库,土壤多环芳烃污染对土壤生态系统以及农产品的安全构成了极大的威胁。菌根真菌与植物联合修复是土壤多环芳烃污染生物修复的重要途径,也是目前土壤多环芳烃污染修复的热点研究领域。本研究以丛枝菌根菌（Abuscular Mcorrhizal Fnfus,AMF）与玉米联合修复土壤芘污染的效应为中心,采用外加芘的方法模拟芘污染条件,结合土培、砂培等生物培养试验和实验室分析研究了源于石油污染土壤中的AMF与玉米联合修复土壤芘污染的效应及其影响因素,分析了AMF与玉米联合效应中土壤微生物、玉米以及AMF的综合效应在土壤芘污染修复中的相对贡献率,并对AMF与玉米联合修复土壤芘污染的机理进行了探讨,论文取得的主要结果如下:1、从石油污染土壤中扩繁出的AMF与玉米联合对土壤芘污染的修复效果显著。5mg/kg、10mg/kg和50mg/kg土壤芘处理中AMF能够保持较高的侵染活性;各土壤芘浓度水平处理下,玉米接种AMF处理土壤的残留浓度比不灭菌的对照处理降低了23%78%,土壤芘的去除率分别是不灭菌对照处理的1.42.3倍,表明AMF与玉米联合能够显著降低土壤中芘的残留浓度,促进土壤芘污染的修复;AMF与玉米联合在土壤芘污染的修复中的综合贡献率可达45%,其中玉米的综合贡献率34%,AMF的综合贡献率为11%。2、不同磷肥水平下AMF与玉米联合修复土壤芘污染均有显著效果,缺磷土壤中施磷对玉米与AMF联合修复土壤芘污染有一定的促进作用。50mg/kg芘处理低磷土壤中施用80mg/kg和20mg/kg磷对丛枝菌根的侵染率没有显著影响;培养60天后, 20mg/kg和80mg/kg施磷水平下芘处理土壤中玉米接种AMF处理土壤芘的残留浓度分别比无玉米的不灭菌对照处理（CK）降低了53%和58%,土壤芘去除率分别提高了30%和31%;玉米与AMF联合对土壤芘去除的贡献率为23%和23.8%;与20mg/kg磷处理相比,80mg/kg磷处理玉米接种AMF处理的土壤芘残留浓度降低了18.4%;施磷对AMF与玉米联合修复土壤芘污染的综合贡献率影响不大,但会降低AMF修复土壤芘污染的贡献率;土壤微生物碳量与土壤芘的去除率显著正相关,玉米接种AMF处理和80mg/kg磷处理均能够显著增加土壤微生物碳量,因此土壤微生物数量的增加可能是其促进土壤芘的去除的重要原因。3、表面活性剂TW80对AMF与玉米联合修复土壤芘污染有明显促进作用,但随着TW80处理浓度的增加,单位浓度的TW80引起的土壤芘残留浓度的降低幅度成幂函数下降。5000mg/kgTW80处理条件下每100mg/kgTW80引起的土壤芘残留浓度的下降幅度比相应的100mg/kgTW80处理降低了98%;500mg/kgTW80处理对玉米与AMF联合修复土壤芘污染效果最佳,其土壤芘残留浓度比相应的无TW80的对照处理降低了22.4%;TW80对AMF在土壤芘修复中的贡献有明显抑制作用,这可能是AMF与玉米联合修复土壤芘污染效率下降的重要原因。因此,在植物与AMF联合修复土壤芘污染中使用TW80应该注意控制TW80的浓度。4、从石油污染土壤中扩繁出的AMF混合菌群及其中的单一菌种与玉米联合均能促进土壤芘污染的修复,原始混合菌群具有明显的种群优势,其与玉米联合修复土壤芘污染的效果最佳。1mg/kg、10mg/kg和50mg/kg芘处理土壤中,玉米接种混合菌种M4（Glomus intraradices, Glomus mosseae, Glomus etunicatum和Arcaulospora tuberculata）处理土壤的芘残留浓度分别为0.12mg/kg,0.54mg/kg和3.92mg/kg,分别比接种单一菌种M1（G.mossea）处理降低了32.6%,58.6%和42.2%,比接种单一菌种M2（G.intradices）处理降低了28.1%,59.9%和36.6%,比接种复合菌种M3（G.intradices+G.mossea）处理降低了2.7%,55%和23.5%。5、从石油污染土壤中扩繁出的混合AMF菌群在无原始条件下的整体扩繁会改变菌群的组成及其结构,并会对菌群与玉米联合修复土壤芘污染的功能产生不利影响。供试混合AMF菌群含有4个菌种,经过三次无原始条件的扩繁以后,菌群中菌种的孢子数量、组成和比例均发生了显著变化;50mg/kg芘处理土壤中,玉米接种三次扩繁的AMF菌群土壤芘的去除率分别为86.24%、85.73%和82.76%,分别比相应的无玉米的不灭菌对照处理提高了110%、97%和85%,表明三次扩繁的混合AMF菌群与玉米联合修复土壤芘污染均有明显促进效果,但也可以看出,该效果有逐渐下降趋势,菌种可能出现了功能退化现象。因此利用AMF与玉米联合修复芘污染土壤应该考虑菌种的来源以及菌种功能的稳定性。6、玉米与AMF联合能够改变玉米根系吸收的芘在玉米体内的分配比例,但是对芘的总累积提取量影响不大。玉米通过根系吸收的芘主要累积在根系,芘10mg/kg、50mg/kg、100mg/kg处理条件下,各处理玉米根系中的芘含量是地上部的516倍;AMF与玉米联合能够进一步促进玉米根系吸收的芘在根系内累积,降低芘在玉米地上部的分配系数,各芘处理条件下接种AMF处理玉米地上部芘含量分别降低了30%37%,而根系芘含量则提高了19%35%;各接种AMF处理根外菌丝中的芘含量略低于根系内芘含量,但显著高于地上部芘含量,表明从枝菌根根外菌丝对芘也有较强的累积能力;玉米吸收累积芘的总量仅为加入量的0.02%0.05%,因此玉米的吸收累积在玉米与AMF联合修复芘污染的效应中贡献不大。7、芘处理条件下,AMF与玉米联合对根系分泌物的组成及芘对玉米的氧化损伤有明显影响。芘处理条件下,接种AMF处理对玉米根际的pH值没有显著影响,但接种AMF处理能够促进玉米根系分泌琥珀酸和水杨酸,为芘的共代谢降解提供底物;芘处理条件下AMF与玉米联合能够提高玉米的根系活力,降低叶片MDA浓度和CAT活性,缓解芘对叶片的氧化损伤,从而提高玉米对芘污染的抗性。8、AMF与玉米联合能够显著提高芘处理土壤中的微生物数量或微生物碳总量,增强土壤中过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性,为土壤芘污染的修复提供有利条件。