【摘要】：蔬菜是我國除糧食作物外栽培面積最廣、經(jīng)濟地位最為重要的作物。隨著人們生活水平的提高,市場對無公害蔬菜的需求日益強勁,“吃放心菜”已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的焦點。然而,我國人多地少,蔬菜生產(chǎn)復種指數(shù)高、肥料等農(nóng)用物資投入量大,且多數(shù)蔬菜基地分布在人口較為密集的區(qū)域。因此,蔬菜地土壤的污染問題較為突出,蔬菜質(zhì)量問題已逐漸成為制約其生產(chǎn)發(fā)展的重要因素。在影響蔬菜質(zhì)量的相關(guān)因素中,除化肥和農(nóng)藥等使用不合理外,土壤抗生素和重金屬污染問題受到許多研究者的關(guān)注。為了解土壤-蔬菜系統(tǒng)中土壤抗生素、重金屬的污染特征、土壤抗生素污染對蔬菜生長發(fā)育的影響、蔬菜作物對土壤中抗生素的吸收規(guī)律,本論文以浙北平原蔬菜地為例,通過采樣分析、系列盆栽試驗和生物化學技術(shù)分析手段,分析了土壤-蔬菜系統(tǒng)抗生素、重金屬的污染特點,剖析了土壤抗生素污染對蔬菜生長以及抗氧化酶的影響,探討了蔬菜對抗生素的吸收及影響因素,探索了農(nóng)藝措施對蔬菜地抗生素降解及生物有效性的影響。獲得以下主要結(jié)果和結(jié)論:1、典型樣區(qū)的調(diào)查表明,蔬菜地土壤中抗生素的檢出率和殘留量與施肥方式密切相關(guān),8種抗生素的檢出率和平均含量由高至低依次為:土霉素磺胺二甲嘧啶恩諾沙星四環(huán)素磺胺甲VA唑、泰樂菌素金霉素磺胺嘧啶;四環(huán)素類抗生素磺胺類抗生素。蔬菜中抗生素的檢出率和含量與農(nóng)田是否施用畜禽糞和蔬菜類型有關(guān)。施用過畜禽糞農(nóng)田采集的蔬菜中抗生素檢出率和含量明顯高于沒有施用過畜禽糞的農(nóng)田;不同類型蔬菜產(chǎn)品中抗生素的檢出率和含量由高至低依次為:根菜和薯芋類蔥蒜與葉菜類瓜與茄果類豆類。蔥蒜與葉菜類中抗生素的濃度與相應(yīng)土壤中抗生素的殘留量明顯相關(guān),但這種相關(guān)性在豆類蔬菜中并不明顯。蔬菜地土壤中Cu、Pb、Zn和Cr的積累主要與有機肥的施用有關(guān),而Cd的積累主要與化學肥料的施用有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn),土壤中重金屬的水溶性與施肥方式存在一定的聯(lián)系,高水溶性Cr和Pb主要出現(xiàn)在施用化肥的蔬菜地中,而高水溶性Cu和Zn主要出現(xiàn)在施用有機肥的蔬菜地中。2、各種抗生素對蔬菜種子的萌發(fā)、根系伸長的影響與土壤中抗生素污染濃度、蔬菜品種和抗生素種類有關(guān)。當抗生素污染濃度超過50 mg/kg時,土壤中的抗生素可對蔬菜根系的伸展產(chǎn)生明顯的影響,根系伸展可作為蔬菜萌發(fā)期受抗生素毒性影響的敏感指標。不同蔬菜對抗生素污染的敏感性:小白菜蘿卜番茄;抗生素對蔬菜的相對毒性:土霉素磺胺二甲嘧啶恩諾沙星泰樂菌素。砂質(zhì)土上生長的蔬菜比壤質(zhì)土上生長的蔬菜更易受抗生素影響。土壤中兩種抗生素共存時,其對蔬菜種子萌發(fā)、芽長、根長的影響明顯大于單一抗生素污染。土霉素、泰樂菌素、磺胺二甲嘧啶和恩諾沙星等抗生素對小白菜、蘿卜生長(包括株高、根長、生物量)的影響均表現(xiàn)為“低促高抑”的特征。當土壤中抗生素含量超過25 mg/kg時,土壤抗生素污染對蔬菜生長均產(chǎn)生抑制作用,抑制作用隨土壤中抗生素含量的增加而增加。低濃度抗生素污染可誘導蔬菜體內(nèi)抗氧化酶活性(SOD、POD、CAT)的上升,從而清除自由基保護植物生長;當抗生素污染水平超過25mg/kg時,抗生素脅迫下蔬菜體內(nèi)產(chǎn)生過量的活性氧自由基(ROS),活性氧的產(chǎn)生和清除的平衡被打亂,過量的ROS在細胞中引起細胞膜膜質(zhì)過氧化,從而破壞膜結(jié)構(gòu),使得植物體內(nèi)抗氧化酶活性降低,清除自由基的能力下降。3、施用畜禽糞及添加不同劑量的土霉素進行蘿卜的生長試驗。結(jié)果表明,蘿卜可吸收土壤中的土霉素,其體內(nèi)土霉素的含量隨土壤中土霉素污染濃度增加而增加,但隨蘿卜生長時間的增加而有所下降;土霉素在蘿卜根系中積累相比地上部分更明顯。粉壤土(清水砂)中土霉素的生物有效性高于粘壤土(青泥紫田)。當污染水平在25 mg/kg以上時可顯著減弱蘿卜葉片的光合作用強度,減少根系和地上部分的生物量。不同時期添加土霉素試驗表明,在土霉素添加20 d后采集的青菜地上部分的樣品中,積累的土霉素含量以在營養(yǎng)生長盛期和出苗-幼苗期施用土霉素者為較高;而對于生長60 d后收獲的青菜的地上部分土霉素殘留含量則隨土霉素添加時間至收獲時間間隔變短而增加,并隨土壤中土霉素污染水平的增加而增加。研究認為,青菜生長在前期比后期更易受抗生素污染的毒害,而對于收獲的青菜中積累的抗生素含量在后期受抗生素污染者比前期抗生素污染者更易積累。4、不同濃度(0、25和50 mg/kg)的土霉素和磺胺二甲嘧啶單一與復合污染的100d土培試驗表明,在抗生素復合污染條件下,蕃茄可同時從土壤中吸收土霉素和磺胺二甲嘧啶,并轉(zhuǎn)移至葉、莖和果等器官中。植物組織中土霉素和磺胺二甲嘧啶含量隨土壤中抗生素污染水平的提高而增加,生長初期高于生長后期。不同器官中抗生素的含量以根最高,其次為葉、莖和果。當土壤中土霉素和磺胺二甲嘧啶濃度為25和50 mg/kg時,土霉素和磺胺二甲嘧啶均可對蕃茄生長產(chǎn)生影響,降低光合速率、葉綠素含量、株高及生物量。高濃度的抗生素污染可導致植株葉中N、P、K的積累,降低葉中C/N比,降低果品中維生素C和還原糖的含量,但對硝酸鹽積累無明顯影響。研究表明,土壤中抗生素復合污染對植物吸收土霉素和磺胺二甲嘧啶及植物中兩種抗生素的積累無交互作用,但兩者同時存在時可加強對植物生長、生理指標及生物量的影響。5、施肥(有機肥、NPK肥、N肥、PK肥等)、耕作(翻耕、免耕)、水分管理(長期干燥、長期濕潤、干濕交替、長期潮濕)及種植(種植蔬菜、不種蔬菜)對土壤中磺胺二甲嘧啶降解影響的模擬試驗表明,施用有機肥、NPK肥、N肥可促進土壤中磺胺二甲嘧啶在土壤中的降解,以施用有機肥的效果最為明顯。翻耕可促進土壤中磺胺二甲嘧啶的降解,干濕交替、濕潤比長期干燥和潮濕土壤環(huán)境下更有利于磺胺二甲嘧啶的降解。種植蔬菜比不種蔬菜土壤的磺胺二甲嘧啶的降解率高。高養(yǎng)分土壤中磺胺二甲嘧啶的降解一般高于低養(yǎng)分土壤,其機理與以上措施改變了土壤微生物活性有關(guān);翻耕可促進土壤中抗生素的光降解強度。研究認為,施肥、耕作和水分管理等措施可以在一定程度上加速土壤中磺胺二甲嘧啶的降解。
【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：X53;X503.231
【圖文】：

圖２－ｌ研究區(qū)采樣點的位置分布圖逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２－ｌ邋Ｌｏｃａｔｉｏｎ邋ｍａｐ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ邋ａｒｅａ邋ｓｈｏｗｉｎｇ邋ｔｈｅ邋ｓａｍｐｌｉｎｇ邋ｓｉｔｅｓ．逡逑２．２．２邋土壤中抗生素污染調(diào)查逡逑

浙江大學博士學位論文邐第２章土壤－蔬菜系統(tǒng)典型污染物的污染特征及影響因素逡逑ＴＰ－ＯＣ－Ｚｎ－Ｐｂ－Ｃｕ－Ｃｒ；邋（３）邋Ｈｇ－Ｃｄ－Ａｓ－ｐＨ。因此，研究區(qū)蔬菜土壤中至少有３種不逡逑同的重金屬來源，這與ＰＣＡ結(jié)果完全一致。逡逑一－一一．一邋－一邐—邋．邐Ｄｅｎｄｒｏｇｒａｍ邋ｕｓｉｎｇ邋Ａｖｅｒａｇｅ邋Ｌｉｎｋａｇｅ邋（Ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ｇｒｏｕｐｓ）逡逑

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本文編號：2718455