火电厂周边不同生物结皮细菌群落特征差异及其影响因素

为探究大气降尘重金属污染对矿区周边不同类型生物结皮细菌群落结构的影响,利用高通量测序技术分析位于宁东能源化工基地典型火电厂周边的3类生物结皮(藻结皮ZB、混生结皮HB、苔藓结皮TB)和对照(CK,裸土)的细菌丰度和群落结构,并探讨了影响细菌群落结构的环境因子。结果表明: 不同类型生物结皮的理化性质和重金属含量存在差异,且由于生物结皮对大气降尘重金属的富集作用造成各类结皮均达重度污染级别。在相对丰度排名前10的优势细菌门中,芽单胞菌门、蓝细菌门在不同类型生物结皮之间差异显著。细菌群落α多样性由高到低排序依次为CK>TB>HB>ZB。非度量多维排序(NMDS)结果显示,裸土细菌群落与其他3种生物结皮存在明显差异。相关性分析表明,生物结皮演替对细菌群落组成具有显著影响,细菌多样性和组成与pH、养分、重金属含量等密切相关。放线菌门、绿弯菌门相对丰度与pH值呈显著正相关关系,而与全氮(TN)、全磷(TP)、Pb、Zn、Cd均呈显著负相关关系;冗余分析结果表明,TN、pH、TP、有机碳(SOC)是影响3种生物结皮细菌群落α多样性以及一些优势菌群相对丰度的主要土壤环境因子,而重金属Pb、Zn、Cd是影响细菌群落结构的主要重金属元素,对细菌群落数量和多样性有抑制或刺激作用。说明pH、重金属和养分是影响结皮细菌群落组成的关键因子。总体而言,长期的重金属富集作用会对生物结皮的细菌多样性和群落组成产生影响。     

基于高通量测序的黄河三角洲4种人工林土壤细菌结构及多样性研究

为研究黄河三角洲不同人工林土壤细菌群落特征,应用高通量测序技术,比较分析了刺槐、榆树、白蜡、臭椿4种人工林土壤细菌结构及多样性,并结合土壤理化性质进行相关性分析。结果表明:人工林土壤中共有31门细菌;4种人工林土壤中酸杆菌门、变形菌门、放线菌门细菌以及刺槐、臭椿人工林土壤中硝化螺旋菌门细菌是土壤中的优势群落。不同人工林土壤中酸杆菌门、变形菌门、硝化螺旋菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门、广古菌门、泉古菌门、蓝藻菌门细菌丰度差异显著。刺槐人工林土壤细菌多样性最高;白蜡人工林土壤细菌多样性最低。土壤pH、含水量、有机质含量与酸杆菌门细菌丰度呈显著负相关关系,土壤pH与变形菌门、硝化螺旋菌门、芽单胞菌门细菌丰度呈极显著正相关关系;土壤pH、有效磷含量与人工林细菌多样性呈显著正相关关系。以上研究结果表明,黄河三角洲不同人工林土壤细菌群落存在一定差异,土壤pH、含水量、有机质、有效磷含量是影响土壤细菌结构和多样性的主要土壤因素。     

某农药工业园区周边土壤重金属含量与风险评价

以苏南某农药工业园区周边30km2区域为研究区,采用同心圆法采集土壤样品183个,分析了农药工业园区周边土壤Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、Hg和As8种重金属含量、空间变异性、来源及潜在风险.结果表明:以自然背景值为评价标准,研究区表层土壤Hg、Cu、Cd和Pb平均含量超过自然背景值,其中Hg和Cu含量最高;以国标二级标准为评价标准,土壤Cd、Cr、Ni、Pb、Zn、As6种重金属的单项污染指数平均值均小于1,Hg和Cu分别为1.59和1.05.在农药工业园区周边土壤重金属污染较重的东南方向和西北方向,随着与园区距离的增加,土壤Cd、Ni、Pb、Cr、As、Hg、Zn和Cu含量先上升、后下降、再趋于平稳.通过分析农药工业园区周边土壤重金属综合污染指数发现,距离园区约200～1000m周边土壤污染的风险较大,而1000m以外逐渐达到安全范围.利用地统计学和GIS相结合进行分析发现,8种重金属污染指数有明显的空间变异.依据相关分析与主成分分析结果推测,Zn、Ni、Cr、Pb和As主要来源于成土母质,而Hg、Cu和Cd主要与人类活动有关.     

小兴安岭大亮子河国家森林公园不同生境下土壤细菌多样性和群落结构

土壤细菌是森林生态系统的一个重要组成成分, 是生态系统中物质循环和能量流动的重要参与者, 细菌群落组成和生物多样性是反映土壤生态功能的重要指标。本文利用高通量测序技术分析了大亮子河国家森林公园内红松(Pinus koraiensis)林、落叶松(Larix gmelinii)林、蒙古栎(Quercus mongolica)林、枫桦(Betula costata)林、针阔混交林、灌木林和草甸等7种不同生境土壤细菌群落组成和多样性的差异性, 探讨该地区土壤细菌群落对不同生境的响应, 为地区森林生态系统的经营管理及生态系统稳定性的维护提供科学理论基础。在门的水平上, 各生境的细菌群落组成基本一致, 其中变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia)在7种生境土壤中相对丰度均大于10.0%, 是细菌中的优势菌门。在属的水平上, 共测得245个菌属, 各样地共有属118个, 占总属数的48.2%, 占总相对丰度的97.8%; 优势菌属分别为Spartobacteria_ genera_incertae_sedis、Gaiella、Gp16、Gp4, 占总相对丰度的47.0%, Spartobacteria_genera_incertae_sedis在7种生境土壤中丰度均最高。7种生境下的土壤细菌多样性和土壤理化因子存在着显著的差异, 红松林的土壤细菌群落多样性和丰富度均高于其他生境。土壤pH是大亮子河森林公园影响土壤细菌多样性的关键因子。     

有机物料对设施番茄长期连作土壤细菌群落结构的影响

为研究稻草、鸡粪、牛粪和蚓粪对设施番茄长期连作(20年)土壤细菌群落结构的调节效果,应用高通量测序技术,对不同有机物料处理后的土壤细菌群落多样性和组成进行了研究,同时分析了土壤环境因子对微生物群落结构变化的贡献,为设施番茄生产的科学施肥提供理论依据。结果表明:(1)蚓粪和鸡粪对提高土壤细菌多样性和丰富度均有显著效果;牛粪显著降低了细菌多样性和丰富度;(2)与对照相比,稻草、鸡粪、蚓粪和牛粪使土壤优势菌群变形菌门(Proteobacteria)和放线菌门(Actinobacteria)的相对丰度增加了36.40%～44.27%和25.80%～29.35%,并显著降低了酸杆菌门(Acidobacteria)丰度;其中变形菌门和放线菌门丰度分别在稻草和蚓粪处理中最高,酸杆菌门在牛粪处理中最低。与化肥相比,施用有机物料不同程度地促进了土壤中有益菌属的生长,如鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽单胞菌属(Gemmatimonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)、链霉菌属(Streptomyces)和紫杆菌属(Porphyrobacter),同时也抑制了酸杆菌门细菌的生长,如Gp6、Gp16和Gp4;(3)与化肥相比,有机物料处理显著提高了土壤pH,同时降低了电导率,其中蚓粪处理pH值最高,电导率最低。Pearson相关性分析表明,土壤pH、电导率、铵态氮、全碳和有机质含量是影响土壤细菌群落多样性和丰富度的主要环境因子。RDA分析表明,土壤铵态氮含量、电导率、pH和全碳含量对土壤细菌群落组成有重要作用。综上,蚓粪对番茄连作土壤细菌群落结构的调节效果优于其他有机物料,在设施番茄可持续生产中应引起更多关注。     

鸡粪有机肥对设施菜地土壤重金属和微生物群落结构的影响

通过田间试验,研究在设施菜地上施用不同剂量的鸡粪有机肥对土壤-植物系统中重金属的累积、重金属有效性和土壤微生物群落结构的影响,进一步探讨土壤微生物群落结构与土壤重金属之间的相关关系。结果表明,与对照相比,施用有机肥可提高小白菜地上部生物量,其中施肥量为60 t/hm²时值最大,增幅为59.92%;小白菜地上部Cd、Cr、Cu、Zn和As含量均大幅增加,但Pb含量无明显变化。土壤重金属Cd、Cr、Cu、Zn和As的全量均随鸡粪有机肥施加量的增加而增大,最高增幅分别为21.30%、21.58%、17.40%、19.40%和17.43%,出现明显的累积现象;施用有机肥均增加了土壤Cd、Cr、Cu、Zn和As的有效态含量,而Pb的全量和有效态含量无显著变化;除重金属Pb外,不同重金属元素全量与有效态含量均显著正相关,其中元素Zn的全量与有效态含量相关性最强。磷脂脂肪酸（PLFA）分析结果表明,土壤中含量较高的PLFA为16：0、18：1ω7c、10Me16：0和18：1ω9c,土壤微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现M0.5 > M1 > CK > M2 > M4;相关性分析结果表明,土壤Cu、As全量和Cd、Cr、Cu、As有效态含量与微生物总PLFA和各类群PLFA含量均呈现显著负相关关系,其中有效态Cr和Cu含量对微生物群落结构的影响最为显著。     

佛山城市典型森林群落土壤重金属分布、流通及枯落物富集特征

富集重金属的枯落物分解可能提高重金属暴露率,增加人体接触健康风险。为了解南方城市土壤重金属在森林生态系统中的分布及流转情况,通过调查研究了佛山市8个典型森林群落土壤及枯落物重金属含量,分析了各森林群落枯落物对不同重金属的富集效应及重金属随枯落物回归土壤流通量。结果表明：1）城市森林各土壤重金属含量在不同典型群落间差异显著（P<0.05）,差异最大为Pb、Cr、Zn,As、Cu、Ni次之,Hg、Cd最小;土层深度（0-20,20-40,40-60 cm）对重金属含量影响显著（P<0.05）,差异最大为Cd、Hg,其次为As、Cu,最小为Zn、Ni、Pb、Cr。整体上,Cd、Hg、As、Pb、Zn在0-20 cm最高,表层富集特征明显,Cr和Ni在40-60 cm最高。2）8个森林群落中阴香-白楸-醉香含笑群落（CMMC）枯落物对8种重金属的综合富集系数（TBCF,66.76）最高,其中以Cd的富集效果最突出,富集系数为44.45,且对Pb、Cu、Zn也相对富集;最低的为黧蒴锥-香椿-樟树群落（CTCC）,综合富集系数（TBCF）为8.09,仅对Cd、Cr、Cu相对富集,对其余重金属富集效应不明显。3）相关分析显示,群落重金属枯落物流通量与0-60 cm土壤重金属平均含量（Cr和Ni除外）无显著相关性。本研究对城市森林建设管理及筛选重金属富集植物及群落具有较强理论及实践意义。     

林下植被管理措施对杉木大径材林土壤细菌群落结构的影响

林下植被是人工林生态系统的重要组成部分。本研究采用高通量测序技术,分析林下植被保留、林下植被去除和林下套种3种林下植被管理措施对杉木大径材人工林土壤细菌多样性、细菌群落结构组成以及相对丰度的影响,并分析土壤理化性质与细菌群落多样性的关系。结果表明: 林下植被保留处理的土壤细菌群落Chao1指数、Ace指数和Shannon指数高于林下植被去除和林下套种;放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门为本研究区杉木人工林土壤主要优势细菌;与林下植被去除和林下套种处理杉木人工林土壤细菌群落相比,林下植被保留处理土壤变形菌门、浮霉菌门、厚壁菌门和疣微菌门等相对丰度较高,而放线菌门、酸杆菌门和绿弯菌门的相对丰度较低;3种林下植被管理措施之间,土壤厚壁菌门、浮霉菌门、疣微菌门、Parcubacteria门和放线菌门等类群相对丰度差异显著;土壤含水率、全氮、全磷、水解氮和速效磷含量是影响细菌群落结构的重要因子,细菌多样性指数与土壤全氮、全磷、全钾、水解氮和速效钾含量呈显著正相关。     

五大连池火山土壤细菌多样性及其群落结构

火山熔岩生境孕育了独特的土壤微生物群落。为了解火山生态系统土壤细菌群落多样性和群落结构及其关键影响因子,选择五大连池新、老期火山为研究样点,非火山为对照,基于高通量测序方法,分析不同采样点土壤细菌群落结构和多样性,结合土壤理化指标,进一步分析影响火山生态系统土壤细菌群落多样性的环境因子。结果表明：细菌操作分类单元（OTUs）、Ace指数、Chao1指数和Simpson指数变化趋势一致,表现为非火山 > 新期火山 > 老期火山。三个样点土壤的共有OUTs数量为713个,各自特有的OTUs数量不尽相同。三个样点土壤中检测到共有细菌16个类群,其中变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和绿弯菌门为优势菌群,老期火山土壤中酸杆菌门、疣微菌门、Rokubacteria相对丰度最大,而Patescibacteria相对丰度最小。三个样点的土壤细菌群落具有明显的空间关系,相似性差异较大,但不符合随地理距离的增加而降低的模型。土壤理化性质测定结果标明：老期火山土壤pH、有机质、全氮、全磷、铵态氮和硝态氮显著高于新期火山和非火山,新期火山土壤含水量和速效磷显著低于老期火山和非火山。喷发时间和火成岩基质等特性会导致不同火山土壤理化性质的差异,进而影响土壤细菌多样性和群落结构。Pearson相关性分析表明：土壤pH显著影响细菌的多样性指数。冗余分析（RDA）结果表明：土壤氮含量、pH和有机质是影响火山森林生态系统土壤细菌群落结构的主要因子。     

福建省耕地土壤重金属含量和可浸提性研究

测定了福建省6市、县耕地土壤中的Cu、Zn、Cd、Ni、Pb、Hg、As等7种重金属元素的全量和可浸提态含量,并对测定结果进行了数理统计。结果表明,福建省耕地土壤存在着不同程度的重金属污染,但依元素不同而不同,重金属可浸提态含量占全量的10.0?52.2 Cu、Zn、Cd、Pb、Ni的可浸提态含量与全量之间的相关达极显著水平,Zn、Cd、Pb、As等4元素含量之间存在着显著正相关,而Ni则只与Zn元素有极显著正相关,Cu和Hg与其它重金属元素的相关则均不显著。     

天山土壤微量(类)重金属的来源解析及潜在生态危害评估

从天山山地3个区段(巴里坤-伊吾、乌鲁木齐-阿克苏、昭苏-特克斯)采集土壤样品,测定了其中(类)重金属Pb、Ni、Cd、Co、Hg、Cu、Mn、Zn、Cr和As的含量.运用经典统计学与多元统计方法分析了这些(类)重金属的来源;同时采用污染指数法与潜在生态风险指数法,并结合天山及新疆土壤背景值、国家土壤质量标准开展了区域土壤微量(类)重金属生态风险的评价.结果表明： 所测10种(类)重金属的平均含量均高于天山或新疆土壤背景值.从变异系数来看,均为中等变异.总体上看,天山山地土壤中10种(类)重金属的含量均较低;主成分分析显示,10种元素可以辨识出 2 个主成分,主成分1(PC1,包括Cd、Pb、Hg、Mn和Zn)为人为源因子,主成分2(PC2,包括Cu、Ni、Cr、Co和As)为自然源因子.Mn 和As在PC1和PC2上均有较大载荷,主要受人为源和自然地质背景的共同控制;污染评价表明, 重金属Hg、Cd在天山中部的乌鲁木齐-阿克苏区段、As在天山西部的昭苏-特克斯区段的单因子污染指数(P_i)属于警戒等级,其他均属于安全等级和清洁水平.从综合污染(P_z)指数来看,天山中部乌鲁木齐 阿克苏区段土壤中10种(类)重金属元素的综合污染程度均属于轻度污染,其他两个区段均属于清洁水平;生态风险评估表明,重金属Hg、Cd在天山中部乌鲁木齐 阿克苏区段,As在天山西部昭苏 特克斯区段的潜在生态风险系数(E_i^r)和生态危害指数(RI)相对较高.     

南四湖典型入湖河流沉积物重金属污染特征与风险评价研究

以南四湖两条典型入湖河流为研究对象,分别对湖东的泗河及湖西的东鱼河沉积物中9种重金属(Cr、Ni、Zn、Cu、Pb、Hg、Cd、As、Mn)含量进行分析,最后采用多种方法解析重金属的来源并对其污染特征和生态风险进行评价。结果表明,两条河流沉积物中重金属均存在一定程度的富集,尤其是Hg、Zn、Cd富集最严重。泗河沉积物中大部分重金属在中游兖州段含量升高,尤其是Hg、Cd含量分别是山东省水系背景值的3.1、3.7倍,分析表明重金属主要来源为周边区域煤矿及其伴生产业产生的“工业三废”,同时说明了重金属高值区与煤矿分布密切相关。东鱼河沉积物中Hg、Cd含量在中游较高,其余重金属含量在上、下游较高,分析结果表明中游Hg、Cd含量较高主要与当地农业活动中农药及化肥的施用有关,上、下游重金属含量较高原因为引黄河水或南四湖水灌溉。     

Pb和Cd对森林土壤细菌功能多样性及群落结构的影响

重金属的毒性系数（The Toxic Factor,TF）是评价重金属潜在生态风险指数（potential ecological risk index,RI）的关键参数。为了探究基于Hakanson提出的TF值是否适用于重金属对土壤微生物的生态风险评估,以TF值为5和30的铅（Pb）和镉（Cd）构建土壤微宇宙试验,构建不同的RI水平（100、200和400）,通过Biolog-ECO板和高通量测序技术分析了Pb和Cd分别对细菌功能多样性及群落结构的影响。结果表明,对照处理（CK）的细菌丰度、功能多样性（Shannon指数,Simpson指数和McIntosh指数）和基因多样性（ACE和Chao1指数）均大于Pb、Cd污染的土壤,随着RI水平的升高,Pb和Cd污染土壤中细菌的丰度、功能多样性（Shannon指数和McIntosh指数）和基因多样性（Chao1指数和ACE指数）呈下降趋势。相同RI水平下,Pb污染土壤中细菌群落的丰度、平均颜色变化率（AWCD）、功能多样性指数、OTUs数和基因多样性指数均显著大于Cd污染（P<0.05）;6大类碳源利用率及主成分（PCA）分析表明,Pb污染土壤中细菌对糖类和羧酸的利用率均显著大于Cd污染（P<0.05）,在不同RI水平和重金属比例下,碳源利用模式而有所不同。同一RI水平下,相对于Pb污染,Cd污染土壤中变形菌门的相对丰度较为丰富,而绿弯菌门的相对丰度稀少;Pb和Cd污染土壤中慢生根瘤菌属、鞘脂单胞菌属、链霉菌属和norank_f__Roseiflexaceae等不同属细菌相对丰度表现出差异性。上述结果表明Hakanson提出的TF值并不适用于评估重金属Pb和Cd对土壤微生物的潜在生态风险。     

福建漳州菜园土壤重金属污染评价及防治

调查福建省漳州市菜园土壤重金属Cd、Pb、Hg、Cr及非金属有害元素As含量,并采用单项污染指数法和综合污染指数法进行评价。结果表明,以福建土壤背景值为评价标准,漳州市部分菜园土壤受到重金属污染,单项污染指数的顺序为Cd(2.39) >Hg(2.00) >Pb(1.40) >Cr(0.63) >As(0.57),污染元素主要为Cd、Pb、Hg,其中Cd、Hg为中度污染;综合污染指数为1.75,属轻度污染。而以土壤环境质量二级标准为评价标准,其综合污染指数为0.14,污染等级为未受污染。     

金毛狗对重金属的富集特性的研究

为探讨金毛狗[Cibotium barometz(L.) J. Sm.]对重金属的富集能力,在广东省选取6个样点(南岭、南昆山、白云山、大岭山、梧桐山、西樵山)采集金毛狗的叶片、根状茎和根际土壤,采用ICP-MS测定9种重金属元素(Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb)的含量。结果表明,样地土壤已受到不同程度的重金属污染,土壤中Cd和Hg含量均高于广东省土壤背景值,分别为背景值的1.61~4.82倍和4.74~11.79倍。西樵山土壤中Cd含量最大,南岭土壤中Hg含量最大。在9种元素中,金毛狗对Hg的转运系数最高,达4.8,对Cd的富集系数最高,达2.2,Cu和Cd元素的转运系数和富集系数均大于1。这说明金毛狗对重金属元素的富集能力较弱而转运能力较强。     

十八河铜尾矿库坝面细菌群落时空动态及其驱动力

群落多样性的维持机制是群落生态学研究的热点问题.尾矿库作为人工原生裸地,土壤重金属含量较高,随着恢复年限的延长,土壤理化性质发生变化,是研究土壤微生物群落多样性驱动机制的理想场地.本研究在调查十八河尾矿库土壤因子、植物群落多样性和土壤细菌群落多样性的基础上,探究了局域小尺度下细菌群落结构和多样性的驱动机制.结果表明: 尾矿库土壤养分含量随恢复年限的延长显著提高,并具有一定的季节变化,不同恢复年限土壤养分含量的季节动态存在差异.细菌群落的Shannon多样性和丰富度指数随恢复年限呈显著增加趋势,群落稳定性逐步提高;而其季节变化受到植物群落的影响,在不同恢复年限下具有一定的差异.RDA分析显示,环境因子对土壤细菌群落多样性有决定作用.结构方程模型分析表明,土壤养分(TC、TN、NO₃^--N、NO₂^--N)含量、植物群落多样性和土壤酶活性共同驱动该铜尾矿库土壤细菌群落的构建过程.