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南京土壤所在土壤中生物可降解地膜微生物組降解機制方面取得進展

2021-11-12 分享到:

生物可降解地膜是解決地膜殘留汙染問題的有效途徑。理論上,生物可降解地膜可被土壤微生物降解,最終生成二氧化碳和水,不會對土壤生態環境造成危害,但是,在實際環境中生物可降解地膜的降解往往受到聚合物類型、土壤性質及其他環境條件的影響,很難在預期的時間內完全降解。研究生物可降解地膜的微生物降解已經成爲全球環境科學研究領域的國際前沿。探討土壤中生物可降解地膜的微生物組轉化潛能與降解機制對評估生物可降解地膜的生態安全性和區域適應性具有重要的現實意義,對于發展土壤地膜殘留汙染治理修複技術具有重要的科學指導意義。

中國科學院南京土壤研究所研究员滕应课题组以生物可降解地膜普遍应用的聚酯材料聚己二酸/对苯二甲酸丁二醇酯(PBAT)为对象,采用微宇宙培养试验,明确了我国四大设施农区典型类型土壤对PBAT的降解潜能,利用宏基因组测序技术系统研究了土壤中PBAT的降解潜能与微生物群落变化和PBAT降解关键基因的关系。结果表明,不同类型土壤对 PBAT 的降解能力存在显著差异,西北塿土对PBAT的降解能力最强,华北潮土次之,南方红壤与东北黑土无明显降解能力,埋藏120天,PBAT的矿化率分别为16%,9%,0.3%,0.9%;四种土壤的微生物群落存在显著差异,且降解能力较强的塿土中微生物群落对PBAT的响应比其他三种土壤强烈;塿土中PBAT水解酶基因在PBAT薄膜表面显著富集,而在其他三种土壤中这类基因无明显变化;PBAT薄膜表面富集的潜在PBAT降解菌群的富集程度与土壤中PBAT降解能力呈显著地正相关关系。

該研究揭示了PBAT降解菌群富集程度和PBAT降解關鍵基因豐度是引起不同類型土壤對PBAT降解能力差異的關鍵驅動力,解析了土壤中可降解農膜的微生物組降解機制,研究結果爲發展土壤農膜汙染生物學控制技術提供了新思路。

该研究成果发表在Environmental Science & Technology上。研究工作得到了国家重点研发计划(2019YFC1803705)和国家自然科学基金(41991335)等项目的资助。

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不同類型土壤中生物可降解地膜(PBAT)的降解動態變化