长残留除草剂阿特拉津污染土壤的强化生物修复

长残留除草剂阿特拉津对生态系统特别是土壤的污染已引起各方面的广泛关注。本项目以黑龙江省长期施用阿特拉津且受阿特拉津污染的土壤为研究对象，围绕长残留有机污染物生物修复这一科学问题展开研究，开展阿特拉津降解菌的分离鉴定、降解菌降解阿特拉津的途径及机理、降解菌的固定化技术、阿特拉津污染土壤强化生物修复及生物修复过程中土壤微生物生态学诊断等方面的研究。本项目的研究结果可为北方地区寒地黑土的长残留有机污染物的生物修复提供基础数据与技术支持。与此同时，本项目应用的微生物修复技术、植物修复技术、植物-微生物联合修复技术可促进长残留有机污染物的生物修复技术体系的进一步完善。同时，利用分子生物学技术研究生物修复过程中土壤微生物种类、数量变化很好的促进了交叉学科之间的联系，扩大了长残留除草剂污染土壤生物修复的研究领域，加速了污染生态学学科的向前发展。

本项目针对阿特拉津污染土壤对粮食安全与食品安全造成严重威胁并造成轮作障碍等一系列问题，着重有关开展阿特拉津污染土壤的生物修复技术研究。研究内容主要涉及阿特拉津降解菌分离鉴定、降解菌降解阿特拉津途径及机制、阿特拉津污染土壤生物修复技术研发等多个方面，以期形成一种适宜黑土环境的阿特拉津污染生物修复技术，进而减少由于阿特拉津对环境和各类生物的危害。项目紧密围绕预期设定的研究任务与研究方案开展相关的试验与研究工作，现已完成项目申请书与任务书中的研究任务与研究内容，主要成果如下：.　　本项目从黑龙江省长期施用阿特拉津的土壤中分离得到多株具有阿特拉津降解菌株，选取降解能力最为突出的菌株DNS10开展后续的研究。在30℃，150rpm，接菌量为108CFU/mL的条件下，菌株DNS10可以在30h内将初始浓度为100mg/L的阿特拉津全部分解完毕。16S rRNA序列分析说明菌株DNS10属于Arthrobacter菌属；.　 该菌株携带有trzN，atzB和atzC等三种降解基因，在上述基因所编码酶的作用下，菌株DNS10可将阿特拉津降解为没有明显生物毒性的氰尿酸。该菌株携带有一个片段大于23kb的降解性质粒。该菌株表现出一定的抗生素抗性，其对低浓度硫酸卡纳霉素的抗性可能与其所带的降解质粒无关，而对低浓度（小于50mg/L）的利福平的抗性则可能与上述质粒有关；.　　研究确定了以海藻酸钠为固定化基质来对菌株DNS10进行固定化处理的条件为：海藻酸钠浓度为2% ，氯化钙浓度为2.5%， 固定化颗粒的粒径为2.13mm。.固定化处理可一定程度上可以提高菌株DNS10对温度和酸碱条件和高盐环境的耐受能力。.　　以相对幼苗活力指数为考察指标，筛选出狼尾草作为抗性植物开展后期的修复研究。通过对比分析游离菌修复、固定化菌株修复、植物修复、植物-游离菌联合修复和植物-固定化菌株联合修复等5种修复模式对阿特拉津污染土壤的修复效果，证明植物-游离菌联合修复这一模式为最适宜的修复模式。修复过程使土壤的细菌多样性增加，同时狼尾草的加入能够增加土壤细菌的多样性。土壤中阿特拉津的去除情况与生物多样性存在着一定的正相关。这种促进机制使得“植物-游离菌联合修复”模式的修复效果最佳。豆科植物在经过修复处理后的土壤中可以较好的生长，说明本项目中所探的修复方式可减少阿特拉津残留对敏感植物生长的影响