1、我國的耕地資源極其匱乏，近年來其數(shù)量還在不斷減少，成為限制農業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重大障礙；另一方面，我國的土壤重金屬污染問題日益嚴峻，不僅危及人類健康，還引起了一系列復雜嚴重的環(huán)境問題，應當引起社會各界的廣泛關注。 本研究以稻田土壤為材料，以在我國稻田土壤中污染最為嚴重的銅、鎘為研究對象，采用室內培養(yǎng)、純培養(yǎng)及統(tǒng)計分析相結合的方法，針對銅離子單一污染及銅鎘離子復合污染對土壤中微生物、土壤酶的毒性效應進行比較研究。通過對比分析，研究了銅

2、鎘離子對土壤生物學毒性的不同復合效應，并進一步探討了稻田重金屬污染狀況與土壤生物學活性之間的相互關系。為重金屬復合污染的生物學效應有別于重金屬單一污染這一觀點提供直觀的試驗證據(jù)，并為確立稻田土壤銅鎘污染的早期預警指標提供基礎資料。此外，分離篩選到一株高抗銅鎘的抗性菌株，為銅鎘污染稻田土壤的生物修復提供理論依據(jù)和種質資源。主要研究結果如下： 1.以稻田土為材料，在實驗室條件下對銅離子單一污染與銅鎘離子復合污染對淹水稻田土壤好氧微生

3、物種群數(shù)量、區(qū)系的多樣性影響進行比較研究。結果表明，培養(yǎng)初期(5d)低濃度200mgCu2+/kg干土和(200mgCu2++0.5mgCd2+)/kg干土的銅鎘離子對細菌、放線菌、真菌的生長均有一定的刺激作用。放線菌對銅鎘離子極為敏感，數(shù)量變化與銅鎘離子濃度之間存在顯著的劑量效應關系，故可將放線菌作為土壤銅鎘污染的早期預警指標。對單一污染與復合污染的抗性次序均為細菌＞真菌＞放線菌。Cu2+和Cd2+對細菌和放線菌產(chǎn)生的抑制作用低于Cu

4、2+單一污染，毒性作用可能存在拮抗，但拮抗作用并不顯著；而對于真菌，銅鎘復合污染尤其是高濃度的復合污染產(chǎn)生的抑制作用較Cu2+單一污染更強，兩者之間可能產(chǎn)生了毒性的協(xié)同作用。 2.采用改良的亨格特(Hungate)厭氧技術，通過試管液體培養(yǎng)法及滾管固體培養(yǎng)法系統(tǒng)研究了厭氧水解發(fā)酵細菌、厭氧固氮菌和反硝化細菌等幾種土壤主要厭氧微生物種群數(shù)量在不同污染條件下的動態(tài)變化過程。結果表明，厭氧水解發(fā)酵細菌與厭氧固氮菌對單一Cu2+抗性較強

5、，尤其厭氧固氮菌，12d起各個處理的固氮菌數(shù)量呈大幅增長；反硝化細菌對Cu2+敏感，可作為Cu2+土壤污染的早期預警指標。無論是Cu2+單一污染，還是Cu2+和Cd2+復合污染，對其抗性依次為厭氧固氮菌＞水解發(fā)酵細菌＞反硝化細菌。單一污染與復合污染對反硝化細菌的抑制作用均達到顯著水平，但銅鎘復合污染尤其是高濃度的復合污染對厭氧水解發(fā)酵細菌和厭氧固氮菌產(chǎn)生的抑制作用均強于銅離子單一污染，兩者之間可能產(chǎn)生了毒性的協(xié)同作用，說明重金屬復合污染

6、與單一元素污染的生物學效應有所不同。 3.通過對比分析，研究了銅鎘離子對土壤酶毒性的不同復合效應以及稻田土壤重金屬污染狀況與土壤酶活性的相互關系。結果表明，重金屬復合污染對土壤酶活性的影響較單一污染更為復雜。Cu2+單一污染對稻田土壤酶的抑制效應順序為磷酸酶＞脲酶＞過氧化氫酶，與銅鎘復合污染的抑制效應順序脲酶＞磷酸酶＞過氧化氫酶不同。脲酶和磷酸酶對銅鎘污染反應敏銳，其活性與Cu2+濃度和銅鎘復合濃度均呈顯著負相關。銅鎘復合污染對

7、脲酶表現(xiàn)出協(xié)同抑制的特征；對過氧化氫酶和磷酸酶的毒性表現(xiàn)出不同程度的拮抗作用。建議結合脲酶和磷酸酶活性作為評價和預測稻田土壤銅鎘污染的生物學指標。 4.從國家特大型化工聯(lián)合企業(yè)——巨化集團公司廢水排放監(jiān)測點周圍的土壤中分離獲得一株高抗銅鎘的細菌菌株HLC2。通過形態(tài)觀察、生理生化試驗，結合Biolog碳源利用分析、G+Cmol％測定及16SrDNA序列同源性比較，該菌鑒定為Brevundimonasdiminuta。菌株HLC2

8、為革蘭氏陰性細菌，無芽孢，菌體細胞為短桿狀，菌落大小呈針尖狀，不易刮取。顯微鏡下觀察菌落邊緣不整透明，中間密集，形態(tài)類似草帽狀。 菌株HLC2對青霉素和氨芐青霉素非常敏感，對紅霉素和頭孢拉定其次，對慶大霉素、卡那霉素和氯霉素不敏感。最適生長溫度在30℃～37℃之間，最適pH8.5，適應堿性生長環(huán)境。在基礎培養(yǎng)基上的生長依賴于Cu2+、Cd2+、Zn2+、Pb2+、Cr3+和Hg2+等重金屬的存在，對上述幾種重金屬的最適生長濃度范

9、圍分別為：4900mg/L～5900mg/L，600mg/L，1000mg/L，500mg/L，600mg/L和5mg/L。銅鎘復合處理培養(yǎng)時的最適生長濃度高達Cd2+600mg/L+Cu2+2000mg/L。在一定銅鎘復合濃度范圍內生長速度較單一重金屬時更快，更適應銅鎘共存的生長環(huán)境。Cu2+和Cd2+單一處理時，菌株HLC2對兩者的吸收量大致相等，但當Cu2+和Cd2+共存時，菌株HLC2吸收Cu2+的量多余Cd2+近5倍，并且菌體