铜尾矿坝及其周边土壤真菌群落结构与功能多样性

土壤真菌群落会因环境条件的变化而重新构建.为了探究山西省垣曲县十八河尾矿坝及其周边土壤中真菌群落的结构与功能多样性,本研究探讨了坝体草地、15 a杨树林、农田、10 a杨树林这4种土地利用方式下土壤真菌群落的结构组成和碳源利用功能多样性.结果表明,研究区15 a杨树林地中真菌群落丰度和多样性最高,坝体草地中最低;子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）和被孢霉门（Mortierellomycota）是研究区的优势真菌类群,其中,子囊菌门（Ascomycota）在所有样地中均有最大分布,其在坝体草地中的分布达到92.92%;15 a杨树林地中真菌群落碳源利用多样性最高,坝体草地中真菌群落碳源利用多样性显著高于农田和10 a杨树林地,坝体草地土壤真菌群落对糖苷类碳源的利用效率显著高于其余3种土地利用类型.相关分析表明,土壤真菌群落丰度与土壤总氮显著相关（P<0.05）,而与土壤重金属含量不相关.土壤真菌群落多样性指数与重金属Cd、As之间具有显著相关性,与其他重金属无显著相关性.本研究结果表明长期受重金属污染胁迫下,土壤中真菌群落更多受土壤肥力和土地利用方式影响,而与土壤重金属浓度不呈线性关系.本研究结果对土壤真菌群落在重金属污染区土壤修复中的应用具有重要意义.     

长期复合重金属污染对土壤解磷微生物的影响

为进一步了解长期重金属污染压力下解磷微生物群落分布及潜在功能的变化,采用宏基因组学技术系统分析了北京某金矿周边土壤中含phoD基因或pqqE基因的解磷微生物对不同程度的复合重金属污染的响应.结果表明:重金属对解磷微生物确有影响,随重金属浓度增加,解磷微生物相对丰度逐渐降低,酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)是重金属复合污染土壤中的解磷微生物的优势菌门.重金属是与解磷微生物群落最显著相关的因素,重金属As、Pb、Zn对解磷微生物影响较大,Nitrospirae、Acidobacteria、Gemmatimonadete、Proteobacteria更易受到重金属的影响发生群落结构改变,其中Nitrospirae对Cr、Cu、Pb、Zn、As、Cd多种重金属表现出敏感性.有效磷浓度与解有机磷微生物多样性呈显著正相关关系(P<0.05),碱性磷酸酶活性与解无机磷微生物多样性显著负相关,而土壤有机质、总氮、pH值对重金属污染土壤中解磷微生物多样性无显著影响.研究结果为进一步探索长期重金属污染压力下解磷微生物的生态适应机制提供参考.     

石油污染土壤理化性质对微生物代谢特征的影响

采用Biolog技术研究了克拉玛依油田5种不同石油污染梯度下土壤微生物群落代谢特征的变化,探讨石油烃污染程度及土壤理化性质对微生物群落功能多样性的影响。研究表明:随着石油烃污染梯度的增加,土壤微生物代谢活性和细菌数量呈先升高后降低的趋势;中度污染土壤中微生物对不同碳源的相对利用率显著高于其他土样(P<0.05),石油污染土壤微生物代谢模式由氨基酸类转变为羧酸类和聚合物类;经微生物群落多样性指数分析可知,丰富度指数(H)、均一度指数(U)和优势度指数(1/D)均达到极显著差异(P<0.01),石油污染土壤的微生物群落结构复杂但均一性差;冗余分析表明:pH、含水量与碳源的利用程度呈正相关,石油含量与碳源的利用程度呈负相关。     

株洲清水塘工业区周边土壤微生物群落特征

基于Illumina高通量测序技术分析了株洲清水塘工业区周边土壤的微生物群落特征,研究重金属污染对土壤微生物群落的影响.结果表明,土壤微生物群落的相对丰度和多样性变化趋势一致,均随着重金属污染程度增加而减小;稻田土壤平均相对丰度最高的门是变形菌门(49. 56%),其次为绿弯菌门(13. 07%)和酸杆菌门(8. 77%);较高重金属污染程度下伴随着更高丰度的变形菌门、绿弯菌门与更低丰度的硝化螺旋菌门、酸杆菌门; 4组样品的微生物群落结构相似性较高,OTU重叠度达52. 64%,丰度较高的OTU其微生物群落更趋向于相似;结合Spearman相关性分析,Cr与变形菌门显著负相关,与绿弯菌门显著正相关,Cd、Cu、Pb和Zn与硝化螺旋菌门显著负相关.以上结果表明,重金属污染是影响清水塘工业区周边土壤微生物群落结构的重要因素.     

酸性矿山废水对稻田土壤微生物菌群结构的影响

为探究酸性矿山废水(AMD)对稻田土壤微生物群落结构的影响,通过取自矿区受AMD污染和未受污染的稻田土壤进行微宇宙灌溉模拟实验,研究了AMD污染过程中土壤理化性质和微生物群落的变化,同时建立环境条件变化引起土壤微生物群落结构改变的相关性关系.结果表明,受AMD污染的土壤中SO_4~(2-)、Cd、Zn含量显著上升,土壤酸化且土壤中细菌群落的多样性下降;而恢复清洁水灌溉可提高土壤细菌群落的多样性,有利于修复AMD的污染.采用高通量测序技术分析了不同处理稻田土壤中微生物群落在门和属分类水平上的相对丰度分布变化,冗余分析(RDA)表明,土壤pH和重金属(Pb、Cu)含量是影响稻田土壤微生物群落结构的主要环境因子.研究结果不仅有助于进一步揭示AMD污染、土壤因子与土壤微生物群落的相互关系,同时可为恢复AMD污染农业土壤提供理论依据.     

邻苯二甲酸酯复合污染对土壤微生态的影响

在实验室模拟条件下,通过测定土壤呼吸,w(PAEs)和微生物RAPD条带数,研究了邻苯二甲酸二甲酯(DMP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)和邻苯二甲酸二辛酯(DOP)3种PAEs复合污染对农田土壤基础呼吸、微生物多样性的影响. 结果表明,PAEs污染初期的土壤基础呼吸被激活,但这种激活作用随着培养时间的延长而减弱,400 mg/kg组土壤基础呼吸最高;3种PAEs含量均有一定程度的下降,其中w(DEP)显著降低;试验终止时各组多样性条带的比例较预培养后有所增加(平均增加13%);不同处理组土壤微生物群落DNA序列Shannon-Weaver指数顺序为0 mg/kg>50 mg/kg>100 mg/kg>200 mg/kg>400 mg/kg. 可见,PAEs复合污染提高了土壤基础呼吸,但降低了土壤微生物多样性.      

限制性片段长度多态性分析(ARDRA)方法对重金属污染土壤中细菌群落多样性的研究

限制性片段长度多态性分析(ARDRA)是用限制性内切酶消化扩增后的细菌16S rDNA,通过凝胶电泳分析微生物种群多样性的分子标记技术,该技术在微生物生态学领域有着广泛的应用.实验采用2种途径评价了这种方法应用于研究土壤中细菌种群多样性的可行性.通过对未污染土壤细菌16S rDNA的克隆,获得了经内切酶HaeⅢ消化的不同16S rDNA的ARDRA类型,并对测序的19个克隆子建立了系统发育树.此外,还对不同Cd和Pb污染水平的土壤微生物进行了群落水平上的ARDRA分析.结果表明,5 mg·kg-1 Cd和500 mg·kg-1 Pb污染对微生物群落组成有一定影响,但此范围内的重金属含量对微生物群落多样性没有相关性影响.     

土地整治对工业区周边土壤微生物多样性和群落结构影响分析

为探究土地整治对重金属污染环境下土壤理化性质及其中微生物的影响,本文基于Illumina高通量测序技术,对比分析了工业区周边土地整治区内外的土壤微生物群落结构和多样性.结果表明:①从土壤性质来看,土地整治区重金属污染状况和土壤质量均优于非整治区.②从土壤微生物群落结构来看,水田土壤微生物群落主要的菌门为变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,而土地整治可能降低了变形菌门相对丰度,提高了绿弯菌门和酸杆菌门的相对丰度,同时在属水平上也提高了鞘脂单胞菌属、地杆菌属的相对丰度.③从土壤微生物多样性来看,土地整治区中土壤微生物多样性和功能性明显得到改善,但随着重金属污染程度的升高,改善效果逐渐减弱.④Spearman相关性分析表明,Cd、Hg、Pb、pH、AP是影响微生物群落的主要环境因子,而硫杆菌属、芽孢杆菌属、鞘脂单胞菌属与多种重金属元素表现出显著的正相关关系.本研究证实了土地整治有助于改善土壤微生物多样性和功能性,并提升土壤质量.     

狮子山矿区不同土地利用类型对土壤微生物群落多样性的影响

土壤微生物在生态系统功能中起着至关重要的作用,土壤微生物群落结构可由与采矿活动相关的矿山不同功能区域来反馈土壤中重金属污染现状.为研究铜陵狮子山矿区重金属污染对微生物群落结构的胁迫影响,在中国安徽狮子山矿区收集了4种不同土地利用类型(菜园、尾矿库、堆矿区和选矿区)的土壤.通过测量这4种不同土地利用类型的土壤理化性质和重金属含量,并利用Illumina MiSeq高通量测序技术,对本地土壤微生物群落丰度以及结构多样性进行了分析.结果表明,各区域理化性质差异显著,内梅罗综合污染指数依次为堆矿区(7. 28)选矿区(6. 99)尾矿库(6. 55)菜园(5. 92).微生物群落丰度及结构多样性分布表现为尾矿库选矿区菜园堆矿区.此外,PCo A、CCA和相关性分析表明,土地利用类型、土壤pH和重金属含量等相关参数对微生物群落有显著影响.优势土壤微生物群落在门(0. 01)水平上分别为Proteobacteria、Bacteroidetes、Acidobacteria和Actinobacteria,在纲水平上分别为β-Proteobacteria、α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria,在属水平上分别为Flavobacterium、Kaistobacter和Ramlibacter.并得到对重金属较为耐受的菌群如Proteobacteria、Firmicutes、β-Proteobacteria和Kaistobacter等.这些结果加深了对重金属污染矿区土壤中微生物变化和聚集模式的认识,可为重金属矿区的生物修复提供菌种和理论依据.     

铀尾矿污染土壤微生物活性及群落功能多样性变化

采用常规微生物活性评价法和Biolog方法研究了铀尾矿区不同污染程度、不同深度土壤微生物活性及群落功能多样性的变化特征。结果表明,尾矿区土壤微生物活性发生了显著的变化,微生物生物量和可培养细菌数量显著降低,而土壤基础呼吸和代谢熵则明显升高,在取样深度方面,15 cm处土壤的微生物活性指标值基本都低于30 cm处。与对照相比,矿区土壤微生物群落结构多样性有所降低,其中放射性核素含量与Shannon指数、Simpson指数呈正相关关系,与AWCD值和McIntosh指数呈负相关关系;在深度上,上层土壤微生物的AWCD值、Shannon指数、Simpson指数均高于下层,随污染程度的增加,对碳源的选择性利用上也存在差异,在深度方向上则变化不一。该文研究结果可为尾矿区环境质量评价以及生态修复提供一定参考。     

铜尾矿库坝面土壤微生物群落动态的驱动因子

随机过程和确定性过程对群落动态的影响机制及重要性是群落生态学研究的中心课题,也是目前群落生态学最具争议的问题.微生物群落在生态系统物质循环和能量流动过程中发挥着重要作用,对其结构动态的研究不仅为阐明群落构建机制提供重要的数据支持,而且为预测环境胁迫条件下微生物群落结构的动态提供理论依据.本研究通过Illumina MiSeq测序的方法,分析了中条山十八河尾矿库坝面不同恢复阶段细菌和真菌群落结构特征.结果表明,研究区尾矿坝不同恢复年限土壤理化性质发生梯度变化,植物群落结构呈现一定的演替趋势,植物群落多样性与土壤养分显著相关,而与土壤重金属含量无相关性.不同恢复年限的土壤微生物群落结构具有显著差异,其中优势细菌主要有变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、酸杆菌门（Acidobacteria）;优势真菌主要有子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycota）、接合菌门（Zygomycota）.微生物群落组成主要受到土壤养分和重金属含量的影响,而植物多样性对微生物群落结构的影响不明显,表明在局域小尺度环境胁迫条件下,土壤环境因子是微生物群落结构动态变化的主要驱动力.     

Bacterial diversity in soils around a lead and zinc mine

Five samples of soil collected from a lead and zinc mine were used to assess the effect of combined contamination of heavy metals on soil bacterial communities using a polyphasic approach including characterization of isolates by culture method, community level catabolic profiling in BIOLOG GN microplates, and genetic community fingerprinting by denaturing gradient gel electrophoresis of 16S rDNA fragments amplified by PCR from community DNA （PCR-DGGE）. The structure of the bacterial community was affected to a certain extent by heavy metals. The PCR-DGGE analysis of 16S rRNA genes showed that there were significant differences in the structure of the microbial community among the soil samples, which were related to the contamination levels. The number of bacteria and the number of denaturing gradient gel electrophoresis （DGGE） bands in the soils increased with increasing distance from the lead and zinc mine tailing, whereas the concentration of lead （Pb） and cadmium （Cd） was decreased. Heavily polluted soils could be characterized by a community that differs from those of lightly polluted soils in richness and structure of dominating bacterial populations. The clustering analysis of the DGGE profiles showed that the bacteria in all the five samples of soil belonged to three clusters. The data from the BIOLOG analysis also showed the same result. This study showed that heavy metal contamination decreased both the biomass and diversity of the bacterial community in soil.     

Effects of plant species coexistence on soil enzyme activities and soil microbial community structure under Cd and Pb combined pollution

The relationship between plant species coexistence and soil microbial communities under heavy metal pollution has attracted much attention in ecology. However, whether plant species coexistence could o set the impacts of heavy metal combined pollution on soil microbial community structure and soil enzymes activities is not well studied. The modified ecological dose model and PCR-RAPD method were used to assess the e ects of two plant species coexistence on soil microbial community and enzymes activities subjected to Cd and Pb combined stress. The results indicated that monoculture and mixed culture would increased microbe populations under Cd and Pb combined stress, and the order of sensitivity of microbial community responding to heavy metal stress was: actinomycetes > bacteria > fungi. The respirations were significantly higher in planted soil than that in unplanted soil. The plant species coexistence could enhance soil enzyme activities under Cd and Pb combined. Furthermore, planted soil would be helpful to enhance soil genetic polymorphisms, but Cd and Pb pollution would cause a decrease on soil genetic polymorphisms. Mixed culture would increase the ecological dose 50% (ED50) values, and the ED50 values for soil enzyme activities decreased with increasing culture time. The dehydrogenase was most sensitive to metal addition and easily loses activity under low dose of heavy metal. However, it was di cult to fully inhibit the phoshpatase activity, and urease responded similarly with phosphatase.     

生物炭对土壤有效态重金属的作用机制进展

为了深入探究生物炭对土壤有效态重金属变化的影响,研究重点从生物炭的直接和间接作用两个方面对重金属有效态的影响机制进行了归纳概述。直接作用是指生物炭利用自身较大比表面积、疏松孔隙、丰富官能团和矿物质来吸附固定重金属,进而影响重金属形态转化的过程,包括物理吸附、静电吸引、官能团络合、离子交换、阳离子-π、化学沉淀等多种机理;间接作用是指生物炭通过改变土壤理化性质或者微生物群落多样性来影响有效态重金属含量变化的过程,以化学和微生物机制为主。最后提出结论与展望,以期为土壤重金属污染生物炭修复技术的潜在应用提供理论基础。     

中条山十八河铜尾矿库微生物群落组成与环境适应性

为了揭示尾矿区重金属污染与微生物群落组成和多样性的关系,本文选择中条山十八河铜尾矿库的水体、底泥以及矿砂为研究对象,比较分析不同生境中微生物群落组成的差异,及其与环境因子的相关性.结果表明,矿砂中微生物群落的丰富度和多样性最大,而水体中微生物群落的丰富度和多样性最小;在门和目水平上均表现出水体与底泥中微生物群落组成相似,而与矿砂的差异较大;8个优势科中只有鞘脂单胞菌科(Sphingomonadaceae)细菌的相对丰度与重金属(Cd、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn)含量存在显著的正相关关系,而其余7个优势科:柄杆菌科(Caulobacteraceae)、甲基杆菌科(Methylobacteriaceae)、类诺卡氏菌科(Nocardioidaceae)、微杆菌科(Microbacteriaceae)、微球菌科(Micrococcaceae)、链球菌科(Streptococcaceae)和类芽孢杆菌科(Paenibacillaceae)细菌的相对丰度与重金属含量存在显著的负相关关系,表明多数细菌都会受到重金属的抑制,而鞘脂单胞菌科细菌对重金属有较高的耐受性,因此具有修复重金属污染的潜力.     

镉胁迫下稻田土壤微生物基因多样性的DGGE分子指纹分析

采用现代分子生物学技术,避开传统的分离培养过程,探讨重金属镉污染条件下稻田土壤微生物种群的基因多样性.经过直接从土壤中抽提总DNA,并对总DNA中16S rDNA及其中 V3可变区序列作PCR扩增、变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析等,对镉胁迫下稻田土壤总DNA、微生物种类分布进行了初步的研究,发现不同浓度镉胁迫下稻田土壤间的菌种有明显差异,DGGE技术可以用于污染环境下微生物多样性研究.同时对DGGE分子指纹图谱的生物信息学分析作了初步尝试,为污染环境下土壤微生物多样性研究提供了新的实验方法与依据.     

孝妇河表层沉积物中重金属赋存形态与微生物群落组成

分别采用BCR法和磷酸脂肪酸(PLFAs)分析法测定了孝妇河表层沉积物中Cu、Cr、Pb、Ni的形态分布特征和微生物群落组成,并采用多种统计分析方法研究了2者之间的关系.结果表明,在孝妇河表层沉积物中,Cu、Cr、Pb、Ni均以结晶态为主,其次为可氧化态,酸溶态和可还原态所占的比例较低;孝妇河表层沉积物中微生物群落结构的空间差异性较大;重金属Cu、Cr、Pb、Ni的含量及其不同的化学形态对微生物群落组成的影响不同,其中重金属的总量对微生物量、真菌、总细菌及G+菌均具有抑制作用;而重金属的各化学形态对微生物各类群的影响则各不相同.     

铁矿区重金属污染对土壤微生物群落变化的影响

以密云水库上游某铁矿区为研究对象,采用荧光定量PCR研究了矿区内不同采样点土壤中细菌、真菌、放线菌基因数量的变化,并结合土壤的理化性质与重金属污染情况进行了相关分析. 结果表明,研究区微生物的基因数量与该地区的w(AP)(AP为有效磷)均呈显著正相关(P<0.05);细菌、放线菌的基因数量与该地区的内梅罗污染指数呈显著负相关〔二者R分别为-0.756(P<0.01)和-0.614(P<0.05)〕,而真菌的基因数量与内梅罗污染指数无显著相关性. 采用PCR-DGGE研究了细菌、真菌、放线菌的群落结构变化,冗余度分析结果表明,内梅罗污染指数对细菌、放线菌的种群分布影响较大(P<0.05),对真菌的影响则较小. 细菌、放线菌的种群多样性水平随着污染程度升高呈先升后降的趋势. 微生物数量和结构的变化都表明,不同类群的微生物对重金属敏感程度为真菌抗性最强,放线菌和细菌次之. Cd和Cu污染抑制了土壤中微生物的数量和群落多样性,而轻度Cr、Pb和Zn污染则促进了群落数量的增加和群落结构多样性的丰富.      

Effect of copper on phospholipid fatty acid composition of microbial communities in two red soils

The phospholipid fatty acid （PLFA） composition was analyzed in two red soils experimentally contaminated with copper at different concentrations. The total amounts ofphospholipid fatty acids （PLFAs） in both red soils were significantly correlated with soil microbial biomass C and N, which decreased consistently with increasing levels of copper. The relative quantities of the PLFAs 17：0 （10 Me）, i16：0, il 5：0 and 16：1w5c, decreased with increasing heavy metal concentration, while those of cyl7：0, which is an indicator of gram-negative bacteria, increased. The Shannon index calculated from the PLFA data indicated that Cu addition in the red soils decreased the population diversity of soil microbial communities. Multivariate analysis of PLFA data demonstrated that high levels of Cu application had a significant impact on microbial community structure and there is a threshold metal concentration for PLFA composition. Comparatively higher toxic effect on microbial biomass and community structure were found in the red sandy soil than those in the red clayey soil. The differential effect of Cu addition on microbial communities in the two soils may be due to differences in soil texture and cation exchange capacity.