酸性礦山廢水長期灌溉稻田土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)時空變化特征及其響應(yīng)機(jī)制
發(fā)布時間：2021-11-19 22:48
酸性礦山廢水（Acid Mine Drainage,AMD）是一類具有高酸度,高重金屬濃度及高硫酸根離子濃度特征的廢水,通常在礦區(qū)開采時或廢棄后,由裸露的尾礦在雨水或徑流的沖刷下溶解氧化形成。這些AMD的大量排放給礦區(qū)周邊地表水、沉積物、土壤和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。AMD中富含的重金屬等污染物進(jìn)入土壤后,直接威脅著周圍農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力與農(nóng)作物食品安全。在礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)中,微生物所驅(qū)動的各類地球化學(xué)過程決定了AMD中污染物(如SO42-、重金屬離子等)在水體、沉積物和土壤中的遷移轉(zhuǎn)化過程。盡管已有大量研究報道AMD污染顯著影響土壤組分,降低土壤質(zhì)量,但是在這其中微生物扮演了何種角色,如何適應(yīng)AMD特征污染物、維系土壤基本功能的響應(yīng)機(jī)制卻缺乏清晰的結(jié)論。本研究立足于AMD長期灌溉對稻田土壤微生物生態(tài)的影響,選取廣東省北部大寶山金屬硫化物礦區(qū)為研究區(qū)域,以長期AMD灌溉的稻田土壤為研究對象。結(jié)合高通量測序技術(shù)和生物信息學(xué)分析方法從空間分布及時間序列兩種維度上分析AMD灌溉稻田土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)組成和功能特征,系統(tǒng)研究了AMD灌溉稻田土壤對環(huán)境條...
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：146 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
技術(shù)路線圖
Lauber 等[77]研究發(fā)現(xiàn) pH 是控制土壤微生物群落變化的一個關(guān)鍵的因素。目前，針對稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的研究層出不窮，但鮮有研究涉足 AM灌溉稻田土壤，該研究環(huán)境極為特殊。本章節(jié)立足于 AMD 污染稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性，以大寶山礦區(qū)橫石河流域上游至下游長期受 AMD 污染的稻田土壤為對象進(jìn)行了采樣分析。研究選用了 Illumina Miseq 測序平臺，測定選取的土壤樣點中細(xì)菌、古菌和真菌群落結(jié)構(gòu)分布特征及差異性，并分析了 AMD 灌溉對土壤微生物群落帶來的功能性影響。2.1 材料與方法2.1.1 樣品采集本研究選取橫石河上游至下游 5 個稻田土壤作為采樣點（涼橋 S1，水樓下 S2，上壩村 S3，甕城 S4，滃江下游 S5），支流太平河沿岸稻田土壤作為無 AMD 長期灌溉對照樣點（C1），取樣時間為 2015 年 12 月，采樣點布設(shè)見圖 2-1。
圖 2-2 測序分析流程圖Fig 2-2 The analysis process of bioinformatics（1）測序結(jié)果質(zhì)量控制本研究采用 Illumina MiSeq 平臺雙端（Paired-end）測序方法對對群落 DNA 進(jìn)行測序。首先采用滑動窗口法對 FASTQ 格式的雙端序列逐一作質(zhì)量篩查，去除堿基質(zhì)量過低或存在模糊堿基的序列（＜Q20），整合原始雙端測序數(shù)據(jù)。隨后，利用 FLASH 軟件（v1.2.7，http://ccb.jhu.edu/software/FLASH/）[82]對通過第一步質(zhì)量初篩的雙端序列根據(jù)重疊堿基進(jìn)行配對連接。在每個序列的起始處都存在用于識別樣片的一小段 Barcode 序列，根據(jù)這段堿基序列將連接后的序列識別分配入對應(yīng)樣本（要求 Index 序列完全匹配）后，獲取每個樣本的有效序列。在測序過程中，會產(chǎn)生一些需要被剔出去除的問題序列。例如，在 PCR 擴(kuò)增的過程中產(chǎn)生的嵌合體序列（Chimera sequence），測序過程中由于堿基替換或插入刪除等錯誤產(chǎn)生的問題序列。因此，為了確保測序分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對質(zhì)量初篩得到的有
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]韶關(guān)工礦區(qū)水稻土和稻米中重金屬污染狀況及風(fēng)險評價[J]. 鄭堃,任宗玲,覃小泉,趙玉杰,朱鎮(zhèn)強(qiáng),連萬里,李永濤. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[2]中國土壤微生物組:進(jìn)展與展望[J]. 朱永官,沈仁芳,賀紀(jì)正,王艷芬,韓興國,賈仲君. 中國科學(xué)院院刊. 2017(06)
[3]采礦活動對稻田土壤重金屬累積與酶活性的影響[J]. 蔣穎,胡雪峰,舒穎,蔣逸駿,羅凡,薛勇,閆瀟娟. 土壤通報. 2015(02)
[4]長期施肥土壤微生物群落的剖面變化及其與土壤性質(zhì)的關(guān)系[J]. 李晨華,張彩霞,唐立松,熊正琴,王保戰(zhàn),賈仲君,李彥. 微生物學(xué)報. 2014(03)
[5]鉻、銅和鎳對人工濕地硝化細(xì)菌與反硝化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分布的影響[J]. 靳振江,黃海濤,劉杰,林華,張學(xué)洪. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報. 2013(12)
[6]湘中某冶煉區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染及生態(tài)風(fēng)險評價[J]. 甘國娟,劉偉,邱亞群,李科林,侯紅波,彭佩欽,廖柏寒. 環(huán)境化學(xué). 2013(01)
[7]上壩村井水中重金屬的污染狀況和分布特征分析[J]. 鄭文暉,鄒曉錦,周小勇,仇浩,李清飛,吳耀良,仇榮亮. 環(huán)境化學(xué). 2010(02)
[8]酸性礦山廢水的危害與防治對策研究[J]. 王磊,李澤琴,姜磊. 環(huán)境科學(xué)與管理. 2009(10)
[9]應(yīng)用16S rRNA基因文庫技術(shù)分析土壤細(xì)菌群落的多樣性[J]. 劉瑋琦,茆振川,楊宇紅,謝丙炎. 微生物學(xué)報. 2008(10)
[10]廣東大寶山礦山下游地區(qū)稻田土壤的重金屬污染狀況的分析與評價[J]. 許超,夏北成,秦建橋,何石媚,李海騫,林小方. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2007(S2)
博士論文
[1]肥料農(nóng)藥和重金屬對紫色水稻土微生物特性的影響[D]. 張臘梅.西南大學(xué) 2007
本文編號：3506033
【文章來源】：華南理工大學(xué)廣東省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：146 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
技術(shù)路線圖
Lauber 等[77]研究發(fā)現(xiàn) pH 是控制土壤微生物群落變化的一個關(guān)鍵的因素。目前，針對稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)變化的研究層出不窮，但鮮有研究涉足 AM灌溉稻田土壤，該研究環(huán)境極為特殊。本章節(jié)立足于 AMD 污染稻田土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性，以大寶山礦區(qū)橫石河流域上游至下游長期受 AMD 污染的稻田土壤為對象進(jìn)行了采樣分析。研究選用了 Illumina Miseq 測序平臺，測定選取的土壤樣點中細(xì)菌、古菌和真菌群落結(jié)構(gòu)分布特征及差異性，并分析了 AMD 灌溉對土壤微生物群落帶來的功能性影響。2.1 材料與方法2.1.1 樣品采集本研究選取橫石河上游至下游 5 個稻田土壤作為采樣點（涼橋 S1，水樓下 S2，上壩村 S3，甕城 S4，滃江下游 S5），支流太平河沿岸稻田土壤作為無 AMD 長期灌溉對照樣點（C1），取樣時間為 2015 年 12 月，采樣點布設(shè)見圖 2-1。
圖 2-2 測序分析流程圖Fig 2-2 The analysis process of bioinformatics（1）測序結(jié)果質(zhì)量控制本研究采用 Illumina MiSeq 平臺雙端（Paired-end）測序方法對對群落 DNA 進(jìn)行測序。首先采用滑動窗口法對 FASTQ 格式的雙端序列逐一作質(zhì)量篩查，去除堿基質(zhì)量過低或存在模糊堿基的序列（＜Q20），整合原始雙端測序數(shù)據(jù)。隨后，利用 FLASH 軟件（v1.2.7，http://ccb.jhu.edu/software/FLASH/）[82]對通過第一步質(zhì)量初篩的雙端序列根據(jù)重疊堿基進(jìn)行配對連接。在每個序列的起始處都存在用于識別樣片的一小段 Barcode 序列，根據(jù)這段堿基序列將連接后的序列識別分配入對應(yīng)樣本（要求 Index 序列完全匹配）后，獲取每個樣本的有效序列。在測序過程中，會產(chǎn)生一些需要被剔出去除的問題序列。例如，在 PCR 擴(kuò)增的過程中產(chǎn)生的嵌合體序列（Chimera sequence），測序過程中由于堿基替換或插入刪除等錯誤產(chǎn)生的問題序列。因此，為了確保測序分析結(jié)果的準(zhǔn)確性，需要對質(zhì)量初篩得到的有
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]韶關(guān)工礦區(qū)水稻土和稻米中重金屬污染狀況及風(fēng)險評價[J]. 鄭堃,任宗玲,覃小泉,趙玉杰,朱鎮(zhèn)強(qiáng),連萬里,李永濤. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2018(05)
[2]中國土壤微生物組:進(jìn)展與展望[J]. 朱永官,沈仁芳,賀紀(jì)正,王艷芬,韓興國,賈仲君. 中國科學(xué)院院刊. 2017(06)
[3]采礦活動對稻田土壤重金屬累積與酶活性的影響[J]. 蔣穎,胡雪峰,舒穎,蔣逸駿,羅凡,薛勇,閆瀟娟. 土壤通報. 2015(02)
[4]長期施肥土壤微生物群落的剖面變化及其與土壤性質(zhì)的關(guān)系[J]. 李晨華,張彩霞,唐立松,熊正琴,王保戰(zhàn),賈仲君,李彥. 微生物學(xué)報. 2014(03)
[5]鉻、銅和鎳對人工濕地硝化細(xì)菌與反硝化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)分布的影響[J]. 靳振江,黃海濤,劉杰,林華,張學(xué)洪. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報. 2013(12)
[6]湘中某冶煉區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染及生態(tài)風(fēng)險評價[J]. 甘國娟,劉偉,邱亞群,李科林,侯紅波,彭佩欽,廖柏寒. 環(huán)境化學(xué). 2013(01)
[7]上壩村井水中重金屬的污染狀況和分布特征分析[J]. 鄭文暉,鄒曉錦,周小勇,仇浩,李清飛,吳耀良,仇榮亮. 環(huán)境化學(xué). 2010(02)
[8]酸性礦山廢水的危害與防治對策研究[J]. 王磊,李澤琴,姜磊. 環(huán)境科學(xué)與管理. 2009(10)
[9]應(yīng)用16S rRNA基因文庫技術(shù)分析土壤細(xì)菌群落的多樣性[J]. 劉瑋琦,茆振川,楊宇紅,謝丙炎. 微生物學(xué)報. 2008(10)
[10]廣東大寶山礦山下游地區(qū)稻田土壤的重金屬污染狀況的分析與評價[J]. 許超,夏北成,秦建橋,何石媚,李海騫,林小方. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報. 2007(S2)
博士論文
[1]肥料農(nóng)藥和重金屬對紫色水稻土微生物特性的影響[D]. 張臘梅.西南大學(xué) 2007
本文編號：3506033
本文鏈接：http://sikaile.net/shengtaihuanjingbaohulunwen/3506033.html
最近更新
教材專著
