蚯蚓驱动的滨海盐碱农田土壤中多环芳烃生物降解的机制研究

滨海盐碱地是中国重要的耕地资源,而人类活动等加重了滨海盐碱地的多环芳烃(PAHs)污染。微生物降解是去除土壤PAHs污染的重要手段。外源微生物的低环境适应性限制了其实际应用,诱导强化土著微生物原位修复具有重要意义。以较难降解的三环芳烃-蒽为多环芳烃代表,湛江市轻度滨海盐碱土为污染研究对象,赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为受试生物,设置4组处理(灭菌对照,SS;灭菌土壤加蚯蚓,SE;自然对照,OS;自然土壤加蚯蚓,OE)。比较不同时间段各处理土壤中蒽的降解效率、理化性质和培养结束时土壤微生物群落结构,明确蚯蚓对粤西地区滨海农田土壤蒽降解的强化效果、降解功能微生物种群和关键环境因子的贡献率。结果表明:蚯蚓能够影响滨海盐碱土壤中蒽的降解,并且加速其降解。在OS中蒽降解率为40.7%,而SS中蒽的降解率仅为17.7%。土壤中蒽的降解以生物降解为主(23.0%),而不是非生物降解(17.7%)。OE处理的降解效率最高为62.1%,SE处理的降解效率为50.4%。蚯蚓强化非生物降解和肠道菌群作用共同的效果(32.7%)高于蚯蚓强化土著微生物降解的效果(21.4%)。同时,蚯蚓影响了土壤中微生物的丰度,提高了假单胞菌科(Pseudomonadaceae)、伯克氏菌科(Burkholderiaceae)和气单胞菌科(Aeromonadaceae)等降解微生物的丰度。相关性网络分析表明,蒽的残留浓度与伯克氏菌科、气单胞菌科、鞘脂单胞菌和黄杆菌(Flavobacteriaceae)为显著负相关,而与pH、有机质为显著正相关,说明蚯蚓能够通过影响pH、有机质和土壤中的微生物,加速滨海盐碱土壤中蒽的降解。