【摘 要】
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全球畜牧业每年向土壤环境排放大量未经消毒的动物粪便,其中包含不少致病性微生物并能引起大规模染病事件爆发,因此开展病原菌与土壤的互作研究对于了解病原菌在土壤中的分布和迁移规律具有重要意义.国内外有关病原菌在原生矿物与金属氧化物表面吸附的文献众多,但针对病原菌与土壤胶体颗粒的互作机制研究仍较少.本文选取猪链球菌和大肠杆菌作为供试病原菌,研究了溶液pH和KCl离子强度对细菌在红壤胶体表面吸附的影响,并结
【机 构】
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华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,武汉430070 华中农业大学农业微生物学国家重点实验室,
【出 处】
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中国土壤学会第十二届全国会员代表大会暨第九届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会
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全球畜牧业每年向土壤环境排放大量未经消毒的动物粪便,其中包含不少致病性微生物并能引起大规模染病事件爆发,因此开展病原菌与土壤的互作研究对于了解病原菌在土壤中的分布和迁移规律具有重要意义.国内外有关病原菌在原生矿物与金属氧化物表面吸附的文献众多,但针对病原菌与土壤胶体颗粒的互作机制研究仍较少.本文选取猪链球菌和大肠杆菌作为供试病原菌,研究了溶液pH和KCl离子强度对细菌在红壤胶体表面吸附的影响,并结合表面物化性质和Derjaguin-Landau-Verwey-Overbeek(DLVO)理论分析互作机制.结果表明,细菌与红壤胶体的表面负电荷量随pH降低或离子强度升高而减少,猪链球菌分泌的胞外聚合物含量(5.5 mg/1010 cells)多于大肠杆菌(2.6 mg/1010 cells).pH 4.0～6.0以及离子强度1～10 mM范围内细菌疏水性没有显著性交化,疏水性趋势为大肠杆菌(16％～30％)≥猪链球菌(7％ ～ 30％),红壤含有机质胶体颗粒的水接触角(33.3°)高于去有机质胶体颗粒(29.8°).细菌在红壤胶体表面的吸附等温线能较好拟合Freundlich方程(R2＞0.97),猪链球菌在红壤胶体表面吸附的分配系数(Kf)是大肠杆菌的4.5～6.1倍,细菌在去有机质胶体表面吸附的Kf值为含有机质胶体的2.4～3.2倍.细菌-胶体体系互作的能障大小(斥力峰值)顺序为：猪链球菌-去有机质胶体(44.9 kT)＜猪链球菌-含有机质胶体(52.4 kT)＜大肠杆菌-去有机质胶体(146.9 kT)＜大肠杆菌-含有机质胶体(172.1 kT),比表面积、2eta电位值越大或互作能障越小,细菌吸附能力越强,吸附态细菌位于距红壤胶体表面90～100 nm处的次级小能位置.当体系pH从4.0上升到9.0,细菌吸附量逐渐降低,pH4.0时细菌吸附量最大,猪链球菌可通过布朗运动跨越较低能障(0.3～0.6 kT),不可逆地吸附于红壤胶体表面,而大肠杆菌无法克服较高能障(87.9～113.7 kT),吸附在次级小能位置.细菌在含有机质胶体表面的吸附量变化受pH影响更大,体系pH从4.0升高到9.0,吸附量下降了3.7～5.5×1010 cells g-1,相比之下去有机质胶体下降了2.0～2.1 × 1010 cells g-1.低离子强度下(1～10 mM),细菌吸附量随离子强度升高而逐渐增大,吸附机制符合DLVO理论,主要受长程静电斥力调控,疏水性无显著影响.随着离子强度继续升高(50～100 mM),猪链球菌在红壤胶体表面的吸附量下降了3A％ ～ 5.6％,DLVO总作用能全为负值(引力),互作能障不存在,吸附过程偏离了DLVO理论,短程的非DLVO作用力(胞外聚合物空间位阻排斥效应和疏水作用力)在猪链球菌吸附过程中起着更加重要的作用.
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