【摘要】：污泥蚯蚓堆肥是一種有效的污泥處置方式,重金屬是污泥堆肥土地利用的主要限制因素。有機(jī)肥中含量過高的重金屬會(huì)對土壤微生物產(chǎn)生負(fù)面影響,嚴(yán)重威脅生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。硝化作用是氮素循環(huán)的核心環(huán)節(jié),氨氧化階段是硝化過程的限速步驟。以分子生物學(xué)技術(shù)研究土壤硝化活性及氨氧化微生物對外源重金屬的響應(yīng)有助于認(rèn)識重金屬污染的微生物效應(yīng),為土壤質(zhì)量的微生物評價(jià)提供依據(jù)。為此,本文從污泥蚯蚓堆肥過程中重金屬的變化、外源重金屬對土壤微生物活性的影響進(jìn)行了研究。本研究主要結(jié)果如下:(1)污泥經(jīng)過蚯蚓處理后,pH值、DOC、有機(jī)質(zhì)、含水率、銨態(tài)氮、亞硝態(tài)氮、凱氏氮、全磷含量均顯著降低,硝態(tài)氮含量顯著升高。污泥脲酶、蔗糖酶、天門冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、蛋白酶活性出現(xiàn)不同程度的降低,而堿性磷酸酶活性無明顯變化。(2)污泥中重金屬Cu、Zn、Cr、Ni和Pb的含量經(jīng)蚯蚓處理后分別降低了 10.77%、24.90%、28.18%、19.90%和66.05%,Cd含量無明顯變化,而Fe、Mn含量上升。BCR順序提取法表明污泥和蚓糞中Cu、Pb、Fe以可氧化態(tài)為主,Ni、Mn以可交換態(tài)和可還原態(tài)為主。蚯蚓處理對重金屬可還原態(tài)影響不顯著,但大幅降低可氧化態(tài)含量,降低重金屬Cu、Zn、Ni、Pb、Cd和Cr的有效態(tài)含量。這表明蚯蚓能降低污泥重金屬的生態(tài)毒性。(3)土壤PNR(潛在硝化速率)隨Cu、Zn質(zhì)量濃度的增加迅速降低,高濃度條件下緩慢降低。Cu含量與土壤PNR之間呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05),而Zn含量與土壤PNR之間呈極顯著負(fù)相關(guān)(P0.01)。同一質(zhì)量濃度下,Zn對土壤PNR的抑制率高于Cu。(4)外源Cu、Zn對AOA(氨氧化古菌)、AOB(氨氧化細(xì)菌)和細(xì)菌產(chǎn)生影響。Cu濃度小于600 mg·kg-1時(shí),對土壤細(xì)菌數(shù)量產(chǎn)生促進(jìn),高于900 mg·kg-1時(shí)產(chǎn)生抑制。外源Zn對土壤細(xì)菌產(chǎn)生數(shù)量產(chǎn)生抑制,但影響不顯著。土壤中AOA數(shù)量遠(yuǎn)多于AOB。Cu和Zn對土壤AOA的amoA基因產(chǎn)生抑制,但在高濃度條件下(Cu:300-2000 mg·kg-1;Zn:150-1500 mg·kg-1)AOA的amoA拷貝數(shù)無顯著變化。相比于Zn,Cu對AOA的影響更顯著。低濃度條件下(Cu:600～900mg.kg-1;Zn:150-900mg·kg-1),外源 Cu、Zn 提高了土壤AOB基因拷貝數(shù),高濃度(Cu1200 mg·kg-1;Zn1200 mg·kg-1)產(chǎn)生抑制。Cu、Zn含量和amoA基因豐度之間無顯著相關(guān)性。(5)外源Cu、Zn對土壤酶活性產(chǎn)生影響。Cu含量與蔗糖酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)(P0.01Zn含量與蛋白酶活性呈極顯著負(fù)相關(guān)(P0.01),脲酶活性與Cu、Zn含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P0.05)。單一重金屬對不同酶活性影響有較大差異,單一酶對重金屬響應(yīng)也不盡相同。
【學(xué)位授予單位】：揚(yáng)州大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S141.4;X703

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2731403