稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化微生物的影响

论文摘要

稀土氧化物纳米颗粒（rare earth oxide nanoparticles,REO NPs）是粒径在纳米级别的稀土氧化物,其结合了稀土元素及纳米颗粒的共同优良特性,在磁性、发光、催化、农业生产等领域发挥着重要价值,稀土氧化物纳米颗粒也因此大量投入到生产应用中。其在生产运输及排放过程中所引发的环境问题,得到了人们的广泛关注。土壤是环境中纳米颗粒的主要承载者,而土壤氨氧化微生物作为氨氧化反应的驱动者,参与土壤氮循环,在生物地球化学过程中发挥着重要作用。研究稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化微生物的影响具有重要性与必要性。本文选择La2O3NPs、Nd2O3NPs和Gd2O3NPs三种稀土氧化物纳米颗粒,研究它们在不同浓度,不同培养时长下对土壤氨氧化微生物活性,丰度及群落结构的影响。探究稀土氧化物纳米颗粒与土壤氨氧化微生物间的相互关系,科学评估稀土氧化物纳米颗粒对土壤生态系统稳定性的影响,为农业土壤管理提供理论依据,在促进纳米技术进步的同时,保持生态环境持续健康发展。主要研究结果如下:（1）稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化微生物活性造成了抑制,且抑制程度按稀土氧化物纳米颗粒浓度梯度分布。但随培养时间增长,氨氧化微生物逐渐对稀土氧化物纳米颗粒产生了耐受性,稀土氧化物纳米颗粒对其抑制作用减弱。培养第60天时,仅La2O3NPs对土壤氨氧化微生物活性有显著抑制作用（p<0.05）,Nd2O3NPs和Gd2O3NPs对土壤氨氧化微生物活性不再具有显著性抑制。因而,三种稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化微生物活性的影响存在一定差异。（2）土壤氨氧化细菌丰度在稀土氧化物纳米颗粒暴露下升高。培养第7天在Nd2O3 NPs(50 mg kg-1)及培养第60天Gd2O3 NPs(50 mg kg-1)影响下达到显著水平（p<0.05）。但稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化古菌的激发作用未达到显著水平。土壤氨氧化古菌与细菌均与氨氧化潜势呈负相关关系。（3）土壤氨氧化古菌及细菌群落的α多样性在稀土氧化物纳米颗粒的影响下有所升高。中低浓度(10,50 mg kg-1)稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化古菌及细菌群落α多样性有显著增加作用,但部分高浓度(100 mg kg-1)稀土氧化物纳米颗粒由于对其存在抑制作用,土壤氨氧化古菌及细菌群落α多样性相比暴露于中低浓度稀土氧化物纳米颗粒有所降低。（4）培养初期,土壤氨氧化古菌及细菌群落多样性对三种稀土氧化物纳米颗粒的敏感程度不同。土壤氨氧化古菌对Nd2O3NPs和Gd2O3NPs较La2O3NPs敏感;土壤氨氧化细菌则对La2O3NPs和Nd2O3NPs较Gd2O3NPs敏感。（5）稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化古菌及细菌群落多样性的影响存在剂量效应。NMDS排序图中,在与对照存在显著性差异的处理中,土壤氨氧化古菌及细菌群落按照稀土氧化物纳米颗粒的低中高暴露浓度排布。（6）稀土氧化物纳米颗粒对土壤氨氧化细菌群落多样性的影响比对土壤氨氧化细菌群落影响的持续时间更长。在培养的第60天,稀土氧化物纳米颗粒对氨氧化古菌群落已不再具有显著性影响,而暴露于稀土氧化物纳米颗粒的氨氧化细菌群落与对照间仍存在显著性差异（p<0.05）。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 范席德

导师: 薛科社,葛源

关键词: 稀土氧化物纳米颗粒,氨氧化微生物,活性,丰度,群落结构

来源: 西北大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,农业科技

专业: 生物学,化学,材料科学,农业基础科学,农艺学

单位: 西北大学

分类号: O614.33;TB383.1;S154.3

总页数: 72

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