铜和磺胺嘧啶复合污染对土壤酶活性及微生物群落功能多样性的影响

随着畜禽养殖业规模化发展以及畜禽粪便的大量农用,由此导致的土壤重金属和抗生素复合污染问题日益突出。本文以畜禽养殖常用的饲料添加剂铜(Cu)和磺胺嘧啶(Sulfadiazine, SDZ)为目标污染物,分别采用土壤酶试剂盒(微量法)和Biolog-ECO盘法,研究二者复合污染对土壤酶活性和土壤微生物群落功能多样性的影响。结果发现,低浓度Cu(200 mg/kg)复合污染可缓解SDZ对土壤脱氢酶和β-葡萄糖苷酶的抑制作用,表现为拮抗作用；但加重SDZ对磷酸酶的抑制作用,表现为协同抑制作用。高浓度Cu(500 mg/kg)和SDZ复合对所测试土壤酶均表现为协同抑制作用。Biolog分析表明,10 mg/kg SDZ添加对土壤微生物活性具有促进作用,而Cu和SDZ复合污染处理则可显著抑制土壤微生物代谢活性。多样性指数分析表明Cu和SDZ复合污染对微生物群落多性影响较小,但可显著改变微生物种群的均一性；且主成分分析也表明二者复合污染可显著改变土壤微生物群落结构组成。本研究结论如下：1)Cu和SDZ复合污染对土壤酶活性的影响与土壤酶的种类及复合浓度有关,且土壤脱氢酶是反映SDZ及其与Cu复合污染较为敏感的指标；2)Cu和SDZ复合污染可显著抑制土壤微生物群落的整体代谢活性,并改变代谢功能,进而促使土壤微生物结构的发生变化。     

铜胁迫下磺胺嘧啶对土壤呼吸及酶活性影响分析

为探究铜污染胁迫下磺胺嘧啶对土壤呼吸及酶活性的影响,本文选取环境中检出率较高的典型抗生素磺胺嘧啶(Sulfadiazine, SDZ)和重金属铜(Cu)为研究对象,设SDZ5(5 mg·kg~(-1))、SDZ10(10 mg·kg~(-1))及SDZ5+Cu200(5 mg·kg~(-1)SDZ+200 mg·kg~(-1)Cu)、SDZ5+Cu500(5 mg·kg~(-1)SDZ+500 mg·kg~(-1)Cu)、SDZ10+Cu200(10 mg·kg~(-1)SDZ+200 mg·kg~(-1)Cu)、SDZ10+Cu500(10 mg·kg~(-1)SDZ+500 mg·kg~(-1)Cu)6个处理,分别采用密闭法和酶试剂盒法测定SDZ单一及其与Cu复合污染处理下土壤呼吸作用及土壤酶活性的变化情况。结果表明,在试验设计浓度下,培养第7 d时,SDZ单一污染对土壤呼吸作用有明显的促进作用,而Cu的加入进一步促进了土壤的呼吸作用;但随着培养时间的延长,各污染处理的促进作用逐渐减弱,在培养第28 d时又恢复至对照水平。土壤脱氢酶对SDZ单一及其Cu复合污染较为敏感,在整个试验培养期内,各污染处理中其活性均受到了显著的抑制(P0.05)。土壤磷酸酶对SDZ污染胁迫存在一定的耐受性和滞后性,其中,5 mg·kg~(-1)SDZ处理对土壤磷酸酶活性未产生显著的影响,10 mg·kg~(-1)SDZ仅在培养的第14、28 d对土壤磷酸酶产生显著的抑制作用;但SDZ和Cu复合污染对土壤磷酸酶则产生了显著的抑制作用。对于土壤脲酶,5 mg·kg~(-1)SDZ在培养前期无显著影响,培养14 d以后则表现显著的刺激作用;10 mg·kg~(-1)SDZ除在第7 d有明显刺激作用外对土壤脲酶并未产生显著影响,且200 mg·kg~(-1)Cu复合添加并未改变SDZ对土壤脲酶的影响,但其与500 mg·kg~(-1)Cu复合污染在培养7、14 d和28 d对土壤脲酶则产生了显著的抑制作用。5 mg·kg~(-1)SDZ对β-葡萄糖苷酶存在显著的刺激作用,但SDZ与500 mg·kg~(-1)Cu复合污染则对β-葡萄糖苷酶产生显著的抑制作用。本研究表明,土壤呼吸对SDZ单一及其与Cu复合污染胁迫响应与污染物浓度及暴露时间密切相关;不同土壤酶对SDZ单一及其与Cu复合污染的响应存在较大差异,土壤脲酶对各污染处理表现出较强的耐受性;但相比之下,脱氢酶对SDZ单一及与Cu复合污染较敏感,可以作为评价土壤SDZ单一及与Cu复合污染程度的敏感性指标,而土壤磷酸酶和β-葡萄糖苷酶则仅对SDZ与Cu复合污染较为敏感。