由于自然原因和人类活动的影响，水体中营养物质急剧增加，在全球范围内由于湖泊、水库等水体的富营养化而导致的蓝藻水华现象日趋严重。藻细胞释放出各种各样有毒的化合物，其中蓝藻产生的一种单环七肽肝细胞毒性物质微囊藻毒素(Microcystins，MCs)产生的量最大，危害也最为严重。全世界很多国家和地区的天然水体中都检测到了MCs。水体中的MCs不仅会对水体中的生物造成威胁，也会通过饮用水和食物链的传递对人类健康造成威胁。此外，MCs通过灌溉和施藻肥等措施进入土壤后也会对农业生态系统造成影响。在我国，太湖、滇池和巢湖等很多湖泊都有严重的MCs污染，且这些湖泊周边有大面积农田用地，因此，探究MCs在土壤-作物系统中生态毒理效应，有助于为评估MCs对土壤环境质量的影响及其生物安全风险提供科学依据。本文通过一系列的室内控制实验和野外盆栽实验研究了MCs对土壤微生物群落结构的影响、MCs对土壤动物（蚯蚓）的毒理效应、MCs对水稻的毒理效应、MCs和铜复合污染对生菜的毒理效应、常见农业措施对土壤中MCs降解的影响以及自然条件下水稻-土壤系统和生菜-土壤系统中MCs的累积效应。主要结果归纳如下:　　(1)采用两种滨湖土壤进行模拟灌溉土培实验，实验结果表明暴露于MCs30天后，100和1，000μg/L处理土壤多酚氧化酶活性受MCs抑制显著，而1，000μg/L处理的土壤脱氢酶活性受促进显著，且土壤呼吸强度也受到MCs的促进;通过Biolog微平板实验发现，高浓度MCs整体抑制了微生物对碳源的利用，且高浓度的MCs导致了微生物碳源利用模式的改变，SoilA中1，10，100和1，000μg/L的MCs以及Soil B中10，100和1，000μg/L的MCs均显著抑制了土壤的硝态势，且土壤硝态势与土壤氨氧化细菌amoA基因的丰度呈显著正相关关系;土壤中总细菌和总真菌的丰度则不受MCs的影响。结果表明进入土壤的MCs能够显著影响微生物群落结构和功能。　　(2)以赤子爱胜蚓(Eisenia foetida)为供试对象，研究了MCs对蚯蚓的生态毒理效应。结果表明MCs对蚯蚓无急性毒性效应;蚯蚓对MCs也无显著回避效应;但是人工土壤实验结果表明MCs在蚯蚓组织内引起氧化应激效应和脂质过氧化作用，且其体腔细胞溶酶体膜稳定性受MCs影响显著降低。此外，实验结果表明MCs能够在蚯蚓体内富集，且富集的MCs含量随暴露的MCs浓度的升高而升高;蚯蚓组织过氧化氢酶和谷胱甘肽氧化酶活性在1天时受MCs促进作用明显，且二者在14天时100和1，000μg/kg处理活性显著降低，超氧化物岐化酶活性则相对不敏感;在7天和14天时，蚯蚓组织中100和1，000μg/kg处理的丙二醛含量显著增加，且蚯蚓体腔细胞的中性红保留时间则显著降低，这表明体腔细胞的溶酶体膜稳定性大大降低。　　(3)通过30天的水培实验发现，MCs能够在水稻中富集，且叶片中最多，暴露于500μg/L MCs时叶片中MCs含量为113.68μg/g（鲜重）;MCs显著抑制了水稻的生长，株高、株重受MCs影响均显著降低，MCs对水稻根系生长的抑制作用尤为显著，根重、根长、根表面积、根体积以及冠根数和侧生根数均显著降低;MCs还能够引起水稻体内的氧化应激效应和脂质过氧化作用;此外，实验首次发现了MCs能够增加水稻根系细胞膜透性，50和500μg/L处理的根系渗出液的电导率相对于空白增加了77％和136％;水稻体内微量元素（铁，锰，铜，锌）的吸收不受MCs的影响，相反，水稻对大量元素氮、磷、钙、镁的吸收受MCs促进明显，因此本文认为MCs导致水稻根系受损，且根系细胞膜透性增加，从而导致水稻吸收更多的更大量元素;此外，实验还首次评估了MCs对根系分泌物的影响，结果表明MCs导致根系分泌物中酒石酸和苹果酸含量的增加，而对其他有机酸影响不显著，MCs也导致了根系分泌物中甘氨酸、酪氨酸和谷氨酸含量的增加，而对其他氨基酸影响不显著，同样，MCs暴露处理根系分泌物中的可溶性有机碳和可溶性糖的含量也显著增加。　　(4)实验研究了MCs和铜单独和复合污染对生菜发芽、生长、抗氧化系统的影响以及二者在生菜体内的生物富集效应，结果表明MCs单独污染对生菜生长无显著影响，而生菜发芽和生菜的抗氧化系统在暴露于高浓度MCs(1，000μg/L)时受影响显著;铜单独污染显著影响了生菜发芽、生长和抗氧化系统(≥500μg/L);二者复合污染对生菜发芽的影响表现出简单的叠加效应;二者在低浓度时（5+50和50+500μg/L）对生菜生长和抗氧化系统的影响表现出协同效应，而在高浓度时（500+1，000和1，000+2，000μg/L）则表现为拮抗效应;此外，富集实验表明，MCs和铜能够促进彼此在生菜体内的富集。实验结果表明，由于自然环境中MCs和铜的浓度一般都相对较低，因此二者的污染效应往往会被加剧，这不仅对陆生植物的生长造成不利影响，还会通过在植物可食部位的富集对人类健康造成威胁。　　(5)通过室内添加培养实验研究了常见农业措施对土壤中MCs降解的影响，主要评估三种常见农业措施对MCs降解的影响:1）施肥，通过向土壤中添加常见的三种氮肥和三种有机肥;2）喷打农药，通过向土壤中添加常见的三种农药;3）灌溉，通过在不同含水率的土壤中培养。实验也调查了常见的两种MCs降解途径——光照和微生物降解对土壤中MCs降解的贡献率。结果表明，土壤中MCs的降解途径为微生物降解，光照的影响微乎其微;添加NaNO3和腐殖酸均能显著促进MCs的降解，而添加NH4Cl、葡萄糖和甘氨酸均显著抑制了MCs的降解。添加高浓度的草甘膦和百菌清显著抑制了MCs的降解，其半衰期约为空白处理的两倍;添加CO(NH2)2和乐果对土壤中MCs的降解无显著影响;土壤含水率过低(10％)或者过高(60％)均会抑制MCs的降解。实验结果能够通过指导农业生产而减轻农业生态系统中MCs的污染效应。　　(6)为评估自然条件下作物-土壤系统中MCs的累积效应，在太湖湖泊生态系统观测研究站开展了野外盆栽实验，通过灌溉自然条件下蓝藻污染的湖水，研究水稻-土壤系统和生菜-土壤系统中MCs的累积效应。在土壤-生菜系统中，施藻肥处理的土壤中未检测到MCs;湖水灌溉处理的生菜叶片和根系中MCs的最高检测浓度为424和183μg/kg（鲜重）;湖水灌溉处理的水稻根系中MCs的浓度为1504μg/kg（鲜重）;然而稻谷中积累的MCs含量则相对较低，为5.2μg/kg（鲜重）。实验首次报道了成人及儿童食用MCs污染湖水灌溉的生菜将会对人体健康造成极大威胁，超过WHO(World Health Organization)的TDI(Tolerable Daily Intake)标准，湖水稀释一半后威胁会大大降低。