藺中，楊杰文，蔡彬，鐘來元，張倩，李進，李隆凡，陳小麗，甄珍*

（1.廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江 524088；2.湛江出入境檢驗檢疫局，廣東 湛江 524088）

根際效應(yīng)對狼尾草降解土壤中阿特拉津的強化作用

藺中1，楊杰文1，蔡彬2，鐘來元1，張倩1，李進1，李隆凡1，陳小麗1，甄珍1*

（1.廣東海洋大學(xué)，廣東 湛江 524088；2.湛江出入境檢驗檢疫局，廣東 湛江 524088）

采用盆栽根袋培養(yǎng)法，研究了根際效應(yīng)在狼尾草降解土壤阿特拉津中的作用。結(jié)果表明，盆栽培養(yǎng)28 d后，狼尾草對土壤中阿特拉津有較好的根際強化降解效果，狼尾草根際土壤阿特拉津去除率為52.70%，非根際土壤的阿特拉津去除率為37.60%。土壤自身具有修復(fù)阿特拉津的潛能，無狼尾草處理的湛江磚紅壤中阿特拉津降解以非生物降解為主，降解率為16.90%，土著微生物對阿特拉津的生物降解效果弱于非生物降解，僅為11.70%。狼尾草通過根際效應(yīng)顯著提高了土壤總微生物數(shù)量和活性，增加了土壤可培養(yǎng)細菌、真菌和放線菌的數(shù)量，尤其是土壤可培養(yǎng)細菌數(shù)量，提升了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的豐富度和均勻度，進而間接強化土壤阿特拉津的生物降解。

狼尾草；根際修復(fù)；阿特拉津；土壤微生物

阿特拉津（Atrazine）作為三嗪類除草劑，在世界范圍內(nèi)被廣泛應(yīng)用，是典型含氯原子的“致畸、致癌、致突變的“三致”污染物[1]。阿特拉津結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、不易降解，具有廣譜毒性和生物累積性[2]。我國于20世紀(jì)80年代初開始使用阿特拉津，主要作為旱區(qū)作物玉米、高粱、林地、果茶園等地的除草劑，且每年用量以約20%的速度遞增[3]。阿特拉津污染已直接影響世界糧食生產(chǎn)安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)健康，進而影響人類健康[4]。

植物修復(fù)技術(shù)具有費用低、環(huán)境破壞極小、可大面積應(yīng)用等獨特優(yōu)勢，被認(rèn)為是最具潛力的土壤有機污染治理措施。植物修復(fù)技術(shù)主要利用植物及其共存土壤環(huán)境體系（即土壤-植物-微生物組成的復(fù)合體系），以植物積累、代謝、轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)，加速降解、轉(zhuǎn)移或固定土壤中的有機污染物，進而恢復(fù)土壤的正常生態(tài)系統(tǒng)功能。與重金屬等無機污染物的植物超積累修復(fù)機制不同，有機污染物的植物修復(fù)作用通常發(fā)生在根際而非植物體內(nèi)。根系生長改善了土壤理化性狀，增加了微生物種群數(shù)量及多樣性[5]，或者選擇性地富集污染物降解特異菌群，形成一個不同于周圍土體的特殊微域環(huán)境。根系分泌碳水化合物、氨基酸和有機酸等物質(zhì)可以為根際周圍的細菌和真菌提供營養(yǎng)，降低土壤有機污染物的毒性[6]。研究表明，根際周圍的微生物通常是非根際的幾十到幾千倍，很多有機物高效降解菌株是由植物根際分離[7]。植物根際重要性已被學(xué)界認(rèn)識，有機污染物的根際修復(fù)研究成為國際上的研究熱點。

狼尾草根系發(fā)達，環(huán)境適應(yīng)性強，對阿特拉津污染具有一定的耐受能力[8]，具有潛在修復(fù)阿特拉津污染的能力[9]。目前狼尾草根際土壤阿特拉津降解研究多集中在根際分泌物的影響機制、根際降解菌株的篩選和功能基因研究等方面[10-12]，狼尾草根際土壤阿特拉津的生物降解過程，以及相伴的土壤微生物學(xué)指標(biāo)演變情況鮮見報道。本文選擇阿特拉津作為研究對象，動態(tài)研究狼尾草對土壤阿特拉津的去除能力及其相伴的系列土壤微生物學(xué)指標(biāo)，為豐富和發(fā)展土壤有機污染修復(fù)技術(shù)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 供試土壤和植物

供試土壤采自湛江南亞熱帶園（21°10′6.49″N，110°17′2.28″E）表層土（0～20 cm），土壤類型為磚紅壤。土壤基本理化性質(zhì)：土壤pH為5.11，有機質(zhì)含量為30.12 g·kg-1，全氮含量為1.72 g·kg-1、全磷含量為1.49 g·kg-1，全鉀含量為9.77 g·kg-1。供試土壤未檢測到阿特拉津，土壤風(fēng)干后過2 mm篩備用。

供試植物為狼尾草（P.alopecuroides（L.）Spreng），由嘉祥縣寶豐養(yǎng)殖專業(yè)合作社購買。挑選籽粒飽滿的狼尾草種子用蒸餾水浸泡3 h，用20%H2O2消毒20 min后，蒸餾水沖洗多次，放入25℃恒溫培養(yǎng)箱催芽2 d，移植到花盆生長至株高20～25 cm備用。

1.2 研究方法

1.2.1 實驗設(shè)計

實驗共計3類4個處理：（1）滅菌土壤（C0）處理；（2）未滅菌土壤（CK）處理；（3）未滅菌土壤種植狼尾草處理，用根際袋培養(yǎng)法培養(yǎng)，取根際土和非根際土測定，分別作為狼尾草根際土壤（SR）處理和狼尾草非根際土壤（SN）處理。每個處理重復(fù)3次。土壤阿特拉津污染濃度為20 mg·kg-1，狼尾草每盆5株。每盆土壤重2 kg，將其中0.5 kg裝在300目的尼龍網(wǎng)袋中放在花盆中央，袋周圍及底部添加剩余1.5 kg土。盆栽實驗期間，C0處理在超凈工作臺培養(yǎng)，定期開紫外燈滅菌。CK處理在25℃恒溫培養(yǎng)箱培養(yǎng)。所有處理光照時間為16 h（7500 lx），黑暗時間為8 h，土壤水分維持在田間持水量的60%。從狼尾草移植到花盆時（0 d）開始計算培養(yǎng)時間，在0、7、14、21、28 d時分別取樣，狼尾草的根系在尼龍網(wǎng)袋中相當(dāng)密，故將袋內(nèi)土壤作為根際土壤，袋周圍及底部為非根際土壤。部分土壤樣品保存于-20℃低溫冰箱，待測阿特拉津濃度，部分土壤樣品存放在4℃冰箱，待測土壤微生物指標(biāo)。

染毒過程：將0.6 g阿特拉津溶解于5 mL丙酮，與2 kg的供試土壤混勻后，靜置于通風(fēng)櫥內(nèi)12 h，待丙酮揮發(fā)完畢，加入剩余28 kg土壤攪拌均勻。

滅菌土壤制備：風(fēng)干土樣裝入廣口塑料瓶密封后用γ射線輻照滅菌（60Co源，輻照劑量為30 kGy）[13]。

1.2.2 土壤理化性質(zhì)的測定

土壤pH值用pH計電位法測定，土壤全氮采用濃硫酸消煮，定氮儀測定，土壤全磷用NaOH熔融-鉬銻抗比色法測定，土壤全鉀用NaOH熔融-火焰光度法測定，土壤有機質(zhì)用重鉻酸鉀容量法-外加熱法測定。土壤微生物呼吸采用氫氧化鈉吸收法測定，微生物生物量碳、氮參考氯仿熏蒸-硫酸鉀浸提法測定[14-15]。

1.2.3 阿特拉津含量測定

樣品冷凍干燥后過2 mm篩，稱取1 g土樣于血清瓶中，加入20 mL甲醇。靜置10 min，超聲提取15 min后，25℃、4000 r·min-1離心10 min，重復(fù)三次。合并上清液共60 mL，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至2 mL，轉(zhuǎn)移至固相萃取柱（預(yù)先用4.5 mL甲醇活化）。用3 mL的5%氨水甲醇溶液洗脫凈化三次，氮吹合并后洗脫液至近干，用甲醇定容至2 mL安捷倫液譜小瓶中，上液相色譜自動進樣測試[16]。采用Agilent 1260 LC液相色譜儀，HC-C18（4.6×150 mm，5 μm）色譜柱，VWD檢測器，自動進樣儀，流動相為甲醇∶水=80∶20，水相為10 mmol· L-1磷酸鹽緩沖液，流速1 mL·min-1，VWD檢測波長220 nm，溫度25℃，進樣量10 μL。

1.2.4 細菌、真菌和放線菌培養(yǎng)

采用系列稀釋平板培養(yǎng)法（Colony Forming Unit，CFU）對土壤微生物進行活菌數(shù)量測定。細菌、真菌、放線菌分別用牛肉膏蛋白胨（NA）培養(yǎng)基、馬丁氏（Martin）培養(yǎng)基和改良高氏1號（Gause 1）培養(yǎng)基選擇性培養(yǎng)，稀釋平板法計數(shù)。同一土壤樣品接種三個連續(xù)的稀釋度，各重復(fù)3次，計數(shù)結(jié)果以每克干土中的菌落數(shù)（CFU·g-1）表示。

1.2.5 土壤細菌群落結(jié)構(gòu)DGGE分析

利用Mobio Power Soil DNA Isolation Kit（MO BIO Laboratories，Inc.，Carlsbad，CA）試劑盒提取土壤樣品DNA。細菌通用引物F338-GC（5′-CGC CCG CCG CGC GCG GCG GGC GGG GCG GGG GCA CGG GGG GCC TAC GGG AGG CAG CAG-3′）和R518（5′-ATT ACC GCG GCT GCT GG-3′），擴增16S rDNA基因V3區(qū)片段，擴增產(chǎn)物片段長約230 bp。

PCR反應(yīng)體系：反應(yīng)體系總體積為50 μL，上下游引物（10 μmol·μL-1）各1.5 μL，Premix Taq（含DNA polymerase、buffer、dNTP Mixture）25 μL，模板DNA 2.0 μL，去離子水補足50 μL[17]。PCR反應(yīng)條件為：94℃預(yù)變性5 min；94℃變性40 s，55℃退火30 s，72℃延伸30 min，40個循環(huán)；72℃延伸10 min；4℃∞循環(huán)。PCR產(chǎn)物上樣量為20.0 μL，聚丙烯凝膠溶液灌膠，電泳緩沖液為1×TAE，變性梯度為30%-60%，電泳結(jié)束后，YBR green染色，凝膠成像系統(tǒng)下觀察拍照。

1.3 數(shù)據(jù)處理

實驗數(shù)據(jù)采用Origin 8.1作圖，SPSS 18.0軟件統(tǒng)計分析（Duncan檢驗）。Image Lab軟件判讀DGGE圖譜，Quantity One軟件計算條帶強度、樣品的多樣性指數(shù)，并繪制系統(tǒng)樹。

式中：Pi為某條帶強度在總強度中所占比率；S為條帶數(shù)目總和；Ni為條帶強度總和；N為某一條帶強度。

均勻度指數(shù)E=H/lnS

式中：H為多樣性指數(shù)；S為條帶數(shù)目總和[10]。

相似性指數(shù)C=2j/（a+b）

式中：a、b為比較條帶的總數(shù)量；j為相同條帶數(shù)量。

2 結(jié)果分析

2.1 狼尾草對土壤阿特拉津降解的影響

各處理土壤阿特拉津殘留濃度的動態(tài)變化如圖1所示。C0和CK處理中阿特拉津濃度在0～7 d下降較為迅速，隨后7～28 d趨于平緩。SR和SN處理中阿特拉津的殘留濃度變化趨勢基本一致，土壤阿特拉津的含量在0～21 d下降較為迅速，直到21～28 d才漸趨平緩。整個培養(yǎng)階段，SR處理中阿特拉津的降解率在各處理中均為最高。實驗結(jié)束時（28 d），C0處理阿特拉津濃度為16.62 mg·kg-1，降解率為16.90%，CK處理阿特拉津濃度為14.28 mg·kg-1，降解率為28.60%。阿特拉津降解率在CK處理中比C0處理高11.70%。SR處理阿特拉津的濃度為9.46 mg·kg-1，降解率達到52.70%，SN處理的濃度為12.48 mg·kg-1，降解率為37.60%，阿特拉津降解率在SR處理中比SN處理高15.10%。Duncan檢驗顯示，SR處理中阿特拉津降解率顯著高于SN處理，二者阿特拉津降解率均顯著高于CK處理，CK處理顯著高于C0處理（P＜0.05）。這表明狼尾草可顯著提高土壤阿特拉津的降解，根際土壤阿特拉津降解率顯著高于非根際土壤。土壤自身蘊含的土著微生物對阿特拉津降解有促進作用，在沒有狼尾草作用下，本研究的湛江磚紅壤中阿特拉津降解以非生物降解為主。

2.2 狼尾草對土壤總微生物數(shù)量和活性的影響

圖1 各處理中土壤阿特拉津殘留濃度動態(tài)變化Figure 1 Soil atrazine residue concentrations with time dependence in different treatments

圖2 各處理中土壤微生物碳（A）、微生物氮（B）和微生物呼吸（C）的變化Figure 2 Soil respiration（A），microbial biomass carbon（B）and nitrogen（C）in different treatments

如圖2A所示，各處理中土壤微生物碳呈先上升后降低趨勢，種植狼尾草處理（SR和SN）中土壤微生物碳在14 d達到最大值，而CK處理中土壤微生物碳最大值出現(xiàn)于21 d。實驗結(jié)束時，SR處理中土壤微生物碳含量為241.54 mg·kg-1，顯著高于SN處理（187.64 mg·kg-1），且兩者均顯著高于CK處理（133.45 mg·kg-1）。各處理中土壤微生物氮含量在14 d達到最大值，SR處理中微生物氮含量始終最高。Duncan檢驗顯示，培養(yǎng)28 d后SR處理中土壤微生物氮含量（66.52 mg·kg-1）顯著高于SN（45.13 mg·kg-1）和CK處理（42.13 mg·kg-1），SN和CK處理間未到達顯著性差異（圖2B）。與土壤微生物碳和氮趨勢一致，土壤微生物呼吸亦呈先上升后降低趨勢，各處理在14 d達到最大值。實驗結(jié)束時，SR處理中土壤微生物呼吸量為230.54 mg·kg-1，顯著高于SN處理（156.45 mg·kg-1）。種植狼尾草處理（SR和SN）中土壤微生物呼吸（圖2C）均顯著高于CK處理（107.54 mg·kg-1）。

狼尾草，尤其是狼尾草的根際作用可顯著提高土壤中總微生物數(shù)量和活性。

2.3 狼尾草對土壤可培養(yǎng)細菌、真菌和放線菌的影響

不同階段各處理中土壤可培養(yǎng)細菌數(shù)量變化情況如圖3A所示。與CK處理相比，種植狼尾草處理（SR和SN）中土壤可培養(yǎng)細菌數(shù)量在各個階段均有明顯增加（P＜0.05）。SR處理中可培養(yǎng)細菌數(shù)量最多，在21d達到最大值（46.57×105CFU·g-1）。實驗結(jié)束時，SR處理可培養(yǎng)細菌數(shù)量為40.36×105CFU·g-1，顯著高于SN處理（23.54×105CFU·g-1），二者均顯著高于CK處理（16.08×105CFU·g-1）。SR和SN處理中可培養(yǎng)真菌數(shù)量一直呈上升趨勢，CK處理中可培養(yǎng)真菌數(shù)量在21 d達到最大值，其后緩慢降低。Duncan檢驗顯示，實驗結(jié)束時SR處理土壤中可培養(yǎng)真菌數(shù)量（2.81×104CFU·g-1）顯著高于SN處理（2.17×104CFU· g-1），SN處理土壤可培養(yǎng)真菌數(shù)量顯著高于CK處理（1.68×104CFU·g-1）（圖3B）。土壤可培養(yǎng)放線菌變化趨勢與土壤可培養(yǎng)真菌趨勢一致，SR和SN處理中土壤可培養(yǎng)放線菌數(shù)量均顯著提高，尤其是SR處理（P＜0.05）。培養(yǎng)28 d后，SR處理中土壤可培養(yǎng)放線菌數(shù)量最高，為1.01×105CFU·g-1，SN處理中土壤可培養(yǎng)放線菌數(shù)量為0.84×105CFU·g-1，CK處理中土壤可培養(yǎng)放線菌數(shù)量為0.64×105CFU·g-1（圖3C）。種植狼尾草可顯著提高土壤可培養(yǎng)細菌、真菌和放線菌的數(shù)量，尤其是土壤可培養(yǎng)細菌數(shù)量。

2.4 狼尾草對土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的影響

實驗結(jié)束時，對各處理土壤中可培養(yǎng)細菌的群落結(jié)構(gòu)進行研究，DGGE結(jié)果見圖4。不同處理的DGGE條帶數(shù)量差異較大，CK處理條帶數(shù)量最少，僅有19條，SN和SR處理條帶分別為27條和35條。處理中條帶數(shù)目越多，代表微生物種類越豐富，條帶明暗程度，代表該類微生物相對數(shù)量的多寡。狼尾草作用下，土壤微生物的豐富度明顯升高，尤其是狼尾草根際區(qū)。通過未加權(quán)算術(shù)平均對群法（UPGMA），對相似性矩陣數(shù)據(jù)聚類分析，CK和SN處理相似度較高，達到71%。SR處理中微生物群落結(jié)構(gòu)明顯異于其他處理，單獨聚為一類，與CK和SN處理聚為一類的發(fā)育樹相似度僅為59%。應(yīng)用Quantity One軟件對圖譜進行優(yōu)化處理，計算樣品的多樣性指數(shù)，結(jié)果見表1。SR處理中細菌多樣性指數(shù)為3.44，顯著高于SN（2.45）和CK處理（2.13）。SR處理中細菌均勻度指數(shù)為1.11，顯著高于CK處理（0.84）。SN處理均勻度指數(shù)為0.92，與上述兩處理未達到顯著性差異。種植狼尾草處理（SR和SN）中細菌相似性指數(shù)分別為0.09和0.06，顯著高于CK（0.03）處理。種植狼尾草土壤，尤其是狼尾草根際土壤的細菌多樣性和均勻度均得到顯著提升。

圖3 各處理中土壤細菌（A）、真菌（B）和放線菌（C）數(shù)量的變化Figure 3 Colony forming units of cultivable bacteria（A），fungi（B）and actinomyces（C）in different treatments

表1 土壤細菌群落結(jié)構(gòu)DGGE多樣性指數(shù)Table 1 The analysis of bacterial community diversity indexes by DGGE profiles

2.5 狼尾草對土壤理化性質(zhì)指標(biāo)的影響

實驗結(jié)束時，相關(guān)土壤理化性質(zhì)指標(biāo)見表2。Duncan檢驗顯示，SR處理的土壤pH值顯著低于SN、CK和C0處理（P＜0.05），其他處理間未達到顯著性差異。SR處理中土壤總有機碳顯著低于SN、CK和C0處理，其他處理間未達到顯著性差異。種植狼尾草處理（SN和SR）中富里酸含量顯著低于CK和C0處理，C0處理中富里酸含量顯著低于CK。SR處理中胡敏酸含量顯著低于CK和C0處理，其他處理間未達到顯著性差異。CK處理中胡敏素含量顯著高于C0、SN和SR處理。狼尾草的根際作用可顯著降低土壤pH和腐殖質(zhì)（富里酸、胡敏酸和胡敏素）含量。

表2 培養(yǎng)28 d時各處理中土壤理化性質(zhì)指標(biāo)Table 2 Soil physical and chemical properties in different treatments after 28 days of incubation

2.6 狼尾草影響下土壤各指標(biāo)與阿特拉津的主成分分析

實驗結(jié)束時，各處理中阿特拉津殘留量、土壤微生物學(xué)指標(biāo)（微生物碳、氮和微生物呼吸）、土壤理化性質(zhì)（pH值、總有機碳、富里酸、胡敏酸和胡敏素）指標(biāo)的相關(guān)性分析（圖5A）表明，第一主成分（PC1）和第二主成分（PC2）的累計方差貢獻率達到87.63%，其中：第一主成分的方差貢獻率為74.51%，主要貢獻來源于微生物碳、微生物呼吸和微生物氮；第二主成分方差貢獻率為13.12%，主要貢獻來源于胡敏素和胡敏酸。主成分得分圖（圖5B）顯示，各處理之間的差異達到極顯著水平（P＜0.05）。CK處理與種植狼尾草處理（SN和SR）的土壤綜合特征差異主要體現(xiàn)在第一主成分上。主成分載荷圖中，代表各土壤變量的箭頭間余弦角度顯示了各變量的相互關(guān)系（圖5A），角度越小相關(guān)性越高。相關(guān)分析結(jié)果表明，阿特拉津殘留量和土壤微生物學(xué)指標(biāo)（微生物碳、氮和微生物呼吸）以及pH值間存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，但與土壤富里酸、胡敏酸和胡敏素有顯著的正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。

3 討論

自然土壤中阿特拉津降解主要源于生物降解和非生物降解[18]。輻照滅菌后，土壤阿特拉津降解主要依靠氧化還原降解和水解等非生物降解。實驗結(jié)果顯示，無狼尾草處理的自然土壤中阿特拉津降解率要比滅菌土壤高11.70%，說明土壤自身蘊含的土著微生物可以加速阿特拉津降解，但效果弱于非生物降解（16.90%）。研究表明，pH值對阿特拉津降解過程有強烈影響，土壤pH值不同其降解途徑亦不同，堿性土壤中阿特拉津降解以微生物降解為主，而酸性土壤中阿特拉津降解則主要通過化學(xué)水解，由微生物和化學(xué)水解共同作用[19]。本實驗土壤為酸性較強的赤紅壤，pH值為5.11。因此，無狼尾草處理的湛江磚紅壤中阿特拉津的降解主要以非生物降解為主，土壤蘊含的土著微生物對阿特拉津降解有一定強化作用，但效果弱于非生物降解。

狼尾草可加速土壤阿特拉津的降解，降解速率在實驗最后階段最為迅速，但土壤微生物量碳、氮和微生物呼吸卻在實驗中期（14 d）達到最大值，呈先上升后降低趨勢。實驗初期阿特拉津濃度較高，對土壤微生物數(shù)量和活性的抑制作用較大。隨著阿特拉津濃度降低，微生物數(shù)量和活性持續(xù)增長，尤其是在狼尾草根際土壤中。14 d后伴隨土壤中營養(yǎng)成分或代謝碳源的消耗，土壤微生物數(shù)量相應(yīng)有所下降。除28 d種植狼尾草處理（SN和SR），微生物碳、氮和微生物呼吸變化趨勢與土壤阿特拉津濃度變化趨勢呈正相關(guān)關(guān)系。種植狼尾草處理（SN和SR）中，28 d微生物總數(shù)量和活性減少，但土壤阿特拉津降解速率卻最快。據(jù)此推斷，土壤微生物總量和活性雖因土壤中營養(yǎng)減少而有所降低，但阿特拉津的降解菌可以持續(xù)利用阿特拉津作為代謝碳源，保持較高的數(shù)量和活性。因此，狼尾草根際土壤中阿特拉津降解速率在實驗最后階段最快。

實驗結(jié)束時，根際土壤阿特拉津降解率（52.70%）顯著優(yōu)于非根際土壤（37.60%），狼尾草根際土壤中總微生物數(shù)量和活性也顯著高于非根際土壤。植物根際是在物理、化學(xué)和生物學(xué)特性上不同于周圍土體的一個微域環(huán)境，植物修復(fù)有機污染物通常發(fā)生在此區(qū)域。植物根系分泌的營養(yǎng)物質(zhì)，如糖類、醇、蛋白質(zhì)等，可為根際微生物生長提供有機碳源，提高微生物的數(shù)量和活性[20]。狼尾草可顯著提高土壤可培養(yǎng)細菌、真菌和放線菌的數(shù)量，尤其是土壤可培養(yǎng)細菌數(shù)量。細菌在土壤阿特拉津降解過程中起重要作用，已發(fā)現(xiàn)可深度礦化降解阿特拉津的降解菌（假單胞菌、不動桿菌屬和紅球菌）多數(shù)為細菌[21]。DGGE結(jié)果顯示，狼尾草根際土壤中細菌群落結(jié)構(gòu)對比未滅菌對照土壤發(fā)生較大變化，根際土壤的細菌多樣性和均勻度均得到顯著提升。主成分分析結(jié)果表明，狼尾草根際土壤與對照的差異主要來源于第一主成分微生物學(xué)指標(biāo)（微生物碳、氮和微生物呼吸）的貢獻（74.51%），微生物數(shù)量和活性越高，土壤中阿特拉津殘留量越少。與此研究結(jié)果相似，Arthur等[22]研究表明阿特拉津在植物根際區(qū)土壤中的半衰期較無植物對照土壤縮短約75%，且根際區(qū)土壤中阿特拉津的降解菌數(shù)量比對照中的相應(yīng)數(shù)量多9倍。Singh等[11]研究阿特拉津和西瑪津在C4植物狼尾草根際降解特征時發(fā)現(xiàn)，生長80 d的C4植物狼尾草根際中微生物的數(shù)量增大7個數(shù)量級，阿特拉津和西瑪津的降解率分別達45%和52%，而非根際中僅降解22%和20%，狼尾草的吸收是微量的，只占原始藥量的0.13%～1.08%，土壤污染物消失的主要貢獻源于微生物降解。狼尾草對阿特拉津污染土壤有較好的根際強化降解效果，強化作用主要源于根際土壤微生物的間接作用，但對降解過程中起具體作用的微生物種類，尤其是不可培養(yǎng)的降解微生物種類和功能基因有待進一步研究。穩(wěn)定同位素標(biāo)記和高通量測序等技術(shù)的發(fā)展為未來開展此方面研究提供了良好契機[23]。

4 結(jié)論

（1）狼尾草具有強化修復(fù)阿特拉津污染土壤的作用。狼尾草根際土壤的阿特拉津降解率顯著高于非根際土壤，根際降解效果更為明顯。

（2）土壤自身具有修復(fù)阿特拉津的潛能，無狼尾草處理的湛江磚紅壤中阿特拉津降解以非生物降解為主。土著微生物對阿特拉津降解有一定強化作用，但效果弱于非生物降解。

（3）狼尾草通過根際效應(yīng)顯著提高了土壤總微生物數(shù)量和活性，增加了土壤可培養(yǎng)細菌、真菌和放線菌的數(shù)量，尤其是土壤可培養(yǎng)細菌數(shù)量，提升了土壤細菌群落結(jié)構(gòu)的豐富度和均勻度，進而間接強化了土壤阿特拉津的生物降解。

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Enhancement of atrazine degradation in soils caused by rhizosphere effects of Pennisetum

LIN Zhong1,YANG Jie-wen1,CAI Bin2,ZHONG Lai-yuan1,ZHANG Qian1,LI Jin1,LI Long-fan1,CHEN Xiao-li1,ZHEN Zhen1*
（1.Guangdong Ocean University,Zhanjiang 524088,China;2.Zhanjiang Entry-Exit Inspection and Quarantine Bureau,Zhanjiang 524088, China）

This study investigated the effect of Pennisetum rhizosphere on the atrazine degradation in laterite soil,using pot experiment method.The results showed that Pennisetum had an excellent effect on promoting atrazine degradation,which was mainly contributed by its rhizosphere effect.After pot culture of 28 days,the removal rate of atrazine in Pennisetum rhizosphere soil was 52.70%,while the removal rate in non-rhizosphere soil was 37.60%.Soil itself had a potential of atrazine removal,the atrazine removal was given priority to with nonbiodegradation in laterite soil at Zhanjiang,and the degradation rate was 16.90%.The biodegradation effect driven from the indigenous microbes was weaker than non-biodegradation,with 11.70%of degradation rate.The rhizosphere effect ofPennisetumsignificantly improved soil microorganism quantity and activity,increased the amount of cultivable bacteria,fungus and actinomyces in soils,especially the amount of cultivable bacteria,and improved the richness and evenness of the soil bacterial community.

Pennisetum；rhizosphere remediation；atrazine；soil microorganisms

X171.5

A

1672-2043（2017）03-0531-08

10.11654/jaes.2016-1313

藺中，楊杰文，蔡彬，等.根際效應(yīng)對狼尾草降解土壤中阿特拉津的強化作用[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2017,36（3）：531-538.

LIN Zhong,YANG Jie-wen,CAI Bin,et al.Enhancement of atrazine degradation in soils caused by rhizosphere effects of Pennisetum[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（3）：531-538.

2016-10-14

藺中（1982—），男，山東淄博人，博士，副教授，從事土壤污染生物修復(fù)研究。E-mail：linzhong18@163.com

*通信作者：甄珍E-mail：zz19830302@163.com

國家自然科學(xué)基金項目（41301252，41671235，41371316）；廣東省自然科學(xué)基金項目（2016A030310330）；廣東海洋大學(xué)優(yōu)秀青年骨干教師特別資助計劃項目（HDYQ2015007，HDYQ2017004）；廣東海洋大學(xué)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目（CXXL2016013）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41301252，41671235，41371316）；Natural Science Foundation of Guangdong（2016A030310330）；Special Fund for Outstanding Young Teachers of Guangdong Ocean University（HDYQ2015007,HDYQ2017004）；Innovation and Entrepreneurship Training Program of Guangdong Ocean University（CXXL2016013）