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本文以超积累生态型东南景天(Hyperaccumulating ecotype ofSedum alfredii Hance)和非超积累生态型东南景天(Non—hyperaccumulating ecotype of Sedum alfredii Hance)为材料,采用盆栽试验的方法,系统地研究了锌污染条件下两种生态型东南景天的根圈(根际)土壤微生物活性、区系组成和群落功能多样性特征的差异性,以期探讨东南景天超积累锌与土壤微生物的相互作用,为今后利用微生物来提高东南景天对锌污染土壤的修复效率提供理论基础。
取得的主要研究成果如下:
(1)锌污染对土壤微生物的活性有明显的抑制作用。随着土壤锌含量的增加,土壤的微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤微生物商、脲酶活性、脱氢酶活性和酸性磷酸酶活性均显著降低。两种生态型东南景天的根系对土壤微生物的活性均有促进作用,尤其是超积累生态型东南景天,即在同一锌处理水平下,土壤的微生物生物量碳、微生物生物量氮、土壤微生物商、脲酶活性、脱氢酶活性和酸性磷酸酶活性均表现为:种植超积累生态型东南景天的土壤>种植非超积累生态型东南景天的土壤>不种植物的土壤。
(2)锌污染水平对土壤微生物区系组成和群落功能多样性的影响显著,土壤中的可培养细菌数量、丰度和AWCD的大小关系为400 mg kg<-1><800 mg kg<-1>≤200 mg kg<-1><对照(未受锌污染土壤),土壤中可培养放线菌和真菌数量的大小关系为800 mg kg<-1><400 mg kg<-1><200 mgkg<-1><对照;当锌添加浓度≤400 mg kg<-1>时,随着土壤锌含量的提高,土壤微生物所能利用的单一碳源数(丰度)减少,Shannon多样性指数降低。种植植物后,在一定程度上可以缓减锌对土壤微生物的毒害作用,尤其是超积累生态型东南景天,即在同一锌处理水平下,细菌、放线菌和真菌数量和AWCD值、土壤微生物的丰度、Shannon多样性指数的大小关系均表现为种植超积累生态型东南景天的土壤>种植非超积累生态型东南景天的土壤>不种植物的土壤。
(3)五种锌化合物对两种生态型东南景天的根圈土壤微生物特征均产生了影响,且不同锌化合物对土壤微生物的活性、区系的影响存在差异。土壤中添加1000mg kg<-1>ZnO、Zn<,3>(PO<,4>)<,2>、ZnS和ZnSO<,4>后,种植两种生态型东南景天的土壤微生物生物量碳、土壤微生物生物量碳氮比、土壤微生物商、脲酶和脱氢酶活性均显著降低,而土壤微生物代谢商均增加。同时,Zn<,3>(PO<,4>)<,2>、ZnS和ZnSO<,4>处理使种植两种生态型东南景天的土壤中的可培养细菌数量均显著下降,并且对同种生态型东南景天,ZnSO<,4>处理均显著小于Zn<,3>(PO<,4>)<,2>、ZnS处理。
(4)无论生长在人工锌污染土壤还是污染水稻土壤,两种生态型东南景天的微生物活性(微生物生物量,脲酶、酸性磷酸酶和脱氢酶的活性,土壤基础呼吸,土壤微生物商)、微生物数量、群落结构与功能多样性(可培养细菌、放线菌和真菌的数量,AWCD等)均以根际土壤>非根际土壤,并且超积累生态型东南景天的根际土壤>非超积累生态型东南景天的根际土壤。
(5)土壤微生物生物量碳、基础呼吸、代谢商、脲酶活性、脱氢酶活性、酸性磷酸酶活性和AWCD等均与土壤有效态锌有效态(水溶态、交换态)呈显著负相关,因此这些指标可以较好地反映锌的生物毒性。
(6)超积累生态型东南景天根系生物量分别与土壤基础呼吸、脲酶活性、酸性磷酸酶活性和AWCD值等呈显著正相关,而非超积累生态型东南景天的根系生物量分别与土壤基础呼吸、脲酶活性、酸性磷酸酶活性和AWCD值等呈显著负相关,因此,两种生态型东南景天的根际微生物特征的差异可能与其根系在土壤中所起的作用有关。