重金属污染对土壤微生物生态的影响

土壤重金属污染面积大,波及范围广,是一个全球性的环境问题。重金属的大量积累会降低土壤中微生物的生物量和活性,甚至会影响微生物群落的结构和多样性。土壤微生物由于其高灵敏度和及时对环境因素作出变化而越来越多地被用作监控土壤质量的生物指标。现主要针对土壤中重金属污染在土壤微生物活性、生物量、微生物群落结构等方面的影响进行综述。结合现有研究因素综合考虑,对微生物生态学研究指标在重金属土壤修复领域进行展望,为重金属污染土壤研究提供更为全面的质量评价和有效指标。     

铜川煤矿区重金属污染对土壤微生物群落代谢和酶活性的影响

研究了陕西省铜川煤矿矿区的重金属污染状况以及不同程度的重金属污染对土壤微生物代谢、微生物群落功能以及土壤酶活性的影响.结果表明： 铜川矿区土壤中重金属Cu、Zn、Cd、Pb全量及有效量均显著高于非矿区土壤,其中Cd污染最为严重.采用Biolog方法结合主成分分析和聚类分析发现,随着污染程度的增加,不同土壤微生物群落间的代谢特征发生显著变化,而且这种变化主要体现在糖类和氨基酸类碳源的利用差异.在轻度、中度污染情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出激活效应;而在重度污染的情况下,土壤微生物群落对碳源的利用表现出抑制效应.随着污染程度的增加,脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶的活性均呈现降低的趋势,矿区土壤脲酶、蛋白酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性分别是非矿区土壤中相应酶活性的50.5%～65.1%、19.1%～57.1%、87.2%～97.5%、77.3%～86.0%;蔗糖酶和纤维素酶在中等污染程度以下的土壤中表现为激活效应,而在重度污染的土壤中表现为抑制效应.     

重金属污染土壤中微生物的多样性

<正>土壤重金属污染是指人类活动将重金属混入到土壤中,致使土壤中重金属含量明显高于原有含量,并造成生态环境质量恶化的现象[1]。污染土壤的重金属主要包括汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)和类金属砷(As)等生物毒性显著的元素,以及有一定毒性的锌(Zn)、铜(Cu)、镍(Ni)等元素。除了来自农药、废水、污泥和     

矿区废弃地土壤微生物及其生化活性

通过对浙江哩浦铜矿废弃地土壤的微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明：矿区土壤微生物总数下降,各主要生理类群数量均呈下降趋势,土壤酶活性减弱,土壤生化作用强度降低,土壤微生物活性降低是矿区复垦土壤微生物和重要生态特征之一。     

解磷微生物修复土壤重金属污染研究进展

土壤重金属污染问题日益严重,具有普遍性、隐蔽性、表聚性、不可逆性等特点,已经成为环境污染治理中的热点、难点问题。解磷微生物能够依靠自身的代谢产物或通过与其他生物的协同作用,将土壤中的难溶性磷转化为可供植物吸收利用的磷,具有多重植物促生长功能和重金属解毒能力,可在重金属毒害水平下,促进植物生长、提高植物抗病能力、克服重金属对植物生长的不利影响,从而增强重金属修复植物的生存竞争力。从解磷微生物的研究现状入手,介绍了解磷微生物对土壤重金属污染的修复能力,综述了解磷微生物对土壤重金属污染修复的作用机制,分析了目前解磷微生物在重金属修复过程中存在的问题,并提出了今后研究的方向,为重金属污染土壤的修复提供了新思路。     

土壤重金属污染的微生物生态效应研究进展

对近年来土壤重金属污染微生物生态效应的研究进展进行了归纳总结,主要从微生物群落特性和微生物生理、生化参数等几个方面进行了阐述。重金属污染土壤后,尤其是高浓度的重金属污染对微生物生物量和群落结构都有破坏作用,但由于微生物群落结构的复杂性和研究方法的片面性,一直是研究的热点和难点,开发更加简便、直接的方法将是对这方面研究的突破。同时,微生物的生理、生化参数是从另一侧面反映重金属污染对微生物的影响,它是对微生物群落特性研究的有利补充,所以不同方法的合理选择和搭配是实验取得预期结果的关键因素之一。     

德兴铜矿尾矿重金属污染对土壤中微生物多样性的影响

【目的】为更好地了解重金属污染与微生物多样性之间的相互作用关系,以江西德兴铜矿4#尾砂库为研究对象,采集野外实地样品共16件进行分析(包括尾砂样品以及周围农田和菜地土壤样品)。【方法】一方面对样品中可培养异养细菌进行平板计数,一方面采用变性梯度凝胶电泳(Denaturing gradient gel electrophoresis,DGGE)对样品中可培养和不可培养微生物分子生态多样性进行研究;同时采用PCA(Principle component analysis)方法分析样品理化性质、重金属及主要元素与可培养细菌数量及微生物多样性之间的相互关系。【结果】元素分析结果表明该尾矿区样品受到不同程度重金属Cu、Cd、Zn、Ni、Pb和Cr的污染;可培养异养细菌在尾砂样品中数量最少,在菜地和农田土壤样品中有明显增加;多样性指数(Shannon-Weaver index H)计算结果发现H最大值出现在距离尾矿中等距离、重金属浓度在中等程度的样品中。PCA分析结果表明可培养异养菌数量与理化性质如有机碳、有机质、含水率等相关性较大,重金属影响不明显;而多样性指数H除与上述理化性质相关性较大外,还受到重金属Ag、Zn、As、Pb、Ni、Cr等的影响,而在样品中含量普遍比较高的重金属如Cu、Cd等并不成为影响微生物多样性的主要因素。【结论】从这些长期受重金属污染的野外实地样品来看,以上结果说明不同重金属浓度对微生物多样性的影响可能并不是实验室研究的简单的线性关系。     

五节芒对重金属污染土壤微生物生物量和呼吸的影响

选择3个五节芒在重金属污染地的定居点作为研究样地,其中两个为Pb/Zn矿尾矿砂堆积地（W：黄岩铅锌尾矿;Y：三门铅锌尾矿）,一个为冶炼厂附近污染农田（N）,分别测定其根围与根际土壤微生物基础呼吸、微生物量碳、微生物量氮、土壤理化特性和土壤重金属含量.结果表明：根际土壤微生物基础呼吸和微生物量氮均显著地高于根围土壤（P<0.05）,除了N样地外,微生物量碳在根围与根际之间差异不显著（P>0.05）.根际土壤有机碳、总氮（Y样地除外）和离子交换量（N样地除外）低于根围土壤.根际重金属（Pb、Zn、Cu、Cd）总量与DTPA（二乙三胺五乙酸）可提取量普遍低于根围土壤.冗余分析（RDA）表明,根围和根际土壤微生物与土壤理化特性呈不同程度的正相关,而与土壤重金属含量呈现不同程度的负相关.主分量及回归分析同样证明土壤微生物总体变化与土壤理化特性呈正相关（根围R²=0.653;根际R²=0.690）,而与重金属含量呈负相关（根围R²=0.610;根际R²=0.662）.     

微生物修复农田土壤重金属污染技术分析

文章通过了解微生物修复的基本定义与特征,结合农田土壤整体重金属污染情况,有针对性地引入了微生物修复技术,并观察其修复实况,分析微生物修复农田土壤重金属污染的效果,并基于此不断调整与优化修复方案,希望最大程度地发挥微生物修复技术的作用。这对于农田土壤的可持续、高效利用具有基本的保障意义,并能为后续相关研究提供可参考数据。     

生物有机肥对板栗土壤微生物群落代谢活性的影响

2011年在陕西省柞水县下梁镇沙坪村板栗园,设置对照、施用复合肥和施用生物有机肥3个处理,于板栗收获期采集土壤样品,并运用Biolog方法研究了生物有机肥对土壤微生物群落代谢能力的影响.结果表明:生物有机肥处理的微生物群落碳源利用率(AWCD)、Shannon均匀度、丰富度指数和McIntosh指数均显著高于对照和复合肥处理;与对照相比,施用生物有机肥处理的土壤微生物对糖类和多聚物类碳源的利用能力增强,而施用复合肥处理对各类碳源的利用能力均较弱.主成分分析表明,不同施肥处理的土壤微生物群落明显不同,起分异作用的碳源主要为糖类和氨基酸类.     

重金属污染土壤植被恢复过程中的土壤微生物特征

研究了重金属污染裸地植被恢复4、5、6a和7a后的植物凋落物积累量、土壤化学特征、重金属含量与土壤微生物特征.结果表明:与未恢复裸地相比,植被恢复显著地提高了根际土壤中的有机碳(18.6～31.1 g·kg-1)、总氮(0.88～1.56 g·kg-1)和总磷(0.34～0.39 g·kg-1)含量(P<0.05);上述指标以及植物凋落物积累量没有随植被恢复年龄增加而提高.植被恢复地土壤pH、重金属铅、锌、铜的总量和DTPA(diethylenetriaminepentaacetic acid)可提取量均显著地高于未恢复裸地(P<0.05),并且随植被恢复年龄增加呈现出一致提高的趋势.土壤微生物量碳和氮在5个研究样地中的变化趋势基本一致,即最大值均出现在样地RV(恢复5a)(127.34 mg·gdw-1和2.45 mg·gdw-1),然后在样地RVI(恢复6a)和RVII(恢复7a)均有不同程度地下降.微生物量氮在4个恢复样地中变化显著(P<0.05).土壤微生物基础呼吸和功能多样性最大值发生在样地RVI(59.10 mg·gdw-1和3.14),随后在样地RVII中略有下降(P > 0.05).未恢复裸地的土壤微生物对羧酸和胺类化合物利用率显著大于4个恢复样地(P<0.05),对碳水化合物、氨基酸、聚合物和杂合物的利用率显著低于4个恢复样地(P<0.05).主成分分析结果表明,未恢复裸地的CLPP(community level physiological profiles)指纹与恢复样地存在显著差异(P<0.05),4个恢复样的CLPP指纹相似.     

砷矿区农田土壤微生物群落碳源代谢多样性

采用Biolog方法研究了砷(As)矿区农田土壤微生物碳源利用多样性及其与土壤化学性质的关系.结果表明： 3种土壤的N、P、K、有机质(OM)、Cu和Zn全量依次为中As > 高As > 低As土壤.中As和高As土壤微生物平均吸光度以及多样性指数(H′、D、U)显著高于低As土壤.主成分分析与生理碳代谢指纹图谱分析表明,中As和高As土壤微生物对糖类、氨基酸类等碳源的利用程度显著高于低As土壤.典范对应分析显示,影响土壤微生物群落碳源代谢的主要有全P、OM、全Pb、全Zn、全N和pH,全As并不是最主要的影响因子.可见,养分是影响长期污染土壤微生物群落结构和功能多样性的主要因素.     

砷矿区农田土壤微生物群落碳源代谢多样性

采用Biolog方法研究了砷(As)矿区农田土壤微生物碳源利用多样性及其与土壤化学性质的关系.结果表明:3种土壤的N、P、K、有机质(OM)、Cu和Zn全量依次为中As＞高As＞低As土壤.中As和高As土壤微生物平均吸光度以及多样性指数(H'、D、U)显著高于低As土壤.主成分分析与生理碳代谢指纹图谱分析表明,中As和高As土壤微生物对糖类、氨基酸类等碳源的利用程度显著高于低As土壤.典范对应分析显示,影响土壤微生物群落碳源代谢的主要有全P、OM、全Pb、全Zn、全N和pH,全As并不是最主要的影响因子.可见,养分是影响长期污染土壤微生物群落结构和功能多样性的主要因素.     

藏中矿区重金属污染土壤的微生物活性变化

微生物几乎参与土壤中的一切生物及生物化学反应,土壤微生物活性可较敏感地反映土壤中生化反应的方向和强度,是探讨重金属污染生态效应的有效途径之一。通过野外调查与采样和室内分析,研究了藏中矿区重金属污染对土壤酶活性、基础呼吸、代谢商(qCO2)和可矿化N的影响。结果表明,矿区土壤受重金属Cu、Zn、Pb、Cd不同程度污染,使得土壤酶活性、可矿化N受到抑制,基础呼吸和qCO2则受到刺激。逐步多元回归分析表明,在Cu、Zn、Pb、Cd复合污染条件下,矿区土壤重金属复合污染对土壤微生物活性的影响是复杂的;主成分分析表明,土壤总体微生物活性指标能较好地反映拉屋矿区土壤重金属复合污染状况,可作为藏中矿区土壤环境质量评价及量化分类的有效指标。     

我国南方红壤矿区复垦土壤的微生物生态特征研究Ⅰ对土壤微生物活性的影响

通过对浙江哩浦铜矿废弃地土壤微生物、土壤酶活性及生化作用强度研究表明,与对照土壤相比,矿区土壤微生物总数下降68．43％～80．32％,细菌、放线菌数量减少,但真菌变化不明显,各主要生理类群硝化细菌、氨化细菌、固氮菌、纤维素分解菌数量均呈下降趋势,土壤基础呼吸速率下降;土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶和脱氢酶酶活性均有不同程度减弱;土壤硝化作用、氨化作用、固氮作用和纤维素分解强度降低,抑制了矿区土壤C、N的周转速率和能量循环,土壤微生物活性减弱是矿区复垦土壤微生物生态的重要特征之一。     

重金属污染土壤植物修复中的微生物功能研究进展

综述了国内外在重金属污染土壤植物-微生物联合修复领域的研究报道,总结了近5年的研究实例。植物-微生物联合修复体系具有生物固定与生物去除土壤重金属的两种功能,根际微生物可以菌根、内生菌等方式与根系形成联合体,通过增强植物抗性和优化根际环境,促进根系发展,增强植物吸收和向上转运重金属的能力。建立植物-微生物联合修复体系,可充分发挥植物与微生物作用功能的优势,提高污染土壤的修复效率。增强植物修复体系中微生物功能的重点是深入研究根际微生物、根系和介质载体三者之间复合功能,结合污染土壤类型与植物群落配置的特点筛选扩繁高效菌种与菌群。     

重金属污染土壤的植物-微生物联合修复研究进展

重金属污染土壤的生物修复技术是土壤污染整治的重要手段之一,是近几年来国内外研究的热点,同时也是现今土壤污染治理中环境友好、成本低廉的技术.本文主要论述了重金属污染土壤的植物-微生物联合修复的原理与形式,介绍了此技术中土壤重金属污染物特性、植物本身生理生化特性及植物根际环境等影响因素的研究进展,并讨论了植物-微生物联合修复今后的研究重点.

Abstract：

Bioremediation is one of the important means in controlling soil heavy metals pollu-tion, which has the advantages of environmentally friendly and cost-effective, and attracted much attention around the world. This paper discussed the principles and forms of plant-microorganism combined remediation, and introduced the research progress on the behaviors of heavy metals in soils, the physiological and biochemical characteristics of plants, and the changes in rhizosphere environment under the remediation. Some perspectives for future research were proposed.     

微生物对植物修复重金属污染土壤的促进效果

以印度芥菜作为超富集植物,通过盆栽试验研究了巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌的混合微生物制剂、黑曲霉30177发酵液对植物修复Cd、Pb、Zn污染土壤的作用.结果表明：巨大芽胞杆菌和胶质芽胞杆菌的混合微生物制剂不仅可以促进超富集植物的生长,增强超富集植物对土壤Cd、Pb、Zn的吸收,而且大幅度提高了植物的修复效率,在添加外源可溶性Cd、Pb、Zn的污染土壤上,可分别使印度芥菜提取量(以植物干质量计)提高1.18、1.54和0.85倍,在添加底泥Cd、Pb、Zn污染的土壤上,可分别使印度芥菜提取量提高4.00、0.64和0.65倍,在底泥污染的土壤上的促进效果明显强于外源添加污染的土壤.黑曲霉30177发酵液能显著促进印度芥菜对土壤Cd、Pb、Zn的吸收,在添加外源可溶性Cd、Pb、Zn的污染土壤上,印度芥菜地上部Cd、Pb、Zn的吸收量分别比对照提高了88.82%、129.04%和16.80%;在添加底泥Cd、Pb、Zn污染的土壤上,可分别比对照提高78.95%、113.63%和33.85%;但它可导致印度芥菜生物量的大幅度降低,起不到提高植物修复提取量的效果.经反相高效液相色谱初步分析发现,胶质芽胞杆菌、巨大芽胞杆菌发酵液中含有草酸、柠檬酸等有机酸,有机酸对重金属有一定的溶解作用,从而提高了重金属的生物有效性.     

生物炭对香蕉苗根际土壤微生物群落与代谢活性的影响

采用盆栽培养香蕉小苗,以生物炭与土壤的不同比例混合作为培养基质。3个月后采集香蕉苗根际土壤,采用稀释平板菌落计数法测定微生物数量;采用BIOLOG-ECO技术分析香蕉苗根际土壤微生物群落。结果显示,生物炭的施加能够显著增加土壤中微生物数量,生物炭低量(C1)施加对真菌、放线菌的数量就有明显提高,最高分别达到12.1×103cfu/g、10.2×104cfu/g。较高生物炭的施加量(C2、C3)显著提高细菌、氨化细菌和固氮菌数量,最高分别达到8.8×106cfu/g、4.5×103cfu/g、17.0×105cfu/g。BIOLOG-ECO分析表明,生物炭的施加提高了微生物群落平均颜色变化率(Average well color development,AWCD),多样性指数和碳源利用丰度。生物炭的施加提高了香蕉苗根际微生物对碳源的利用能力。在同一时期,微生物对不同碳源的利用能力均表现为C3处理组最高,CK较低。结果表明,生物炭的添加对提高香蕉苗根际土壤微生物群落数量,改善微生物群落构成和代谢具有显著作用。     

酸雨对土壤微生物活性的影响

酸雨对森林生态系统影响的研究资料表明,酸雨的长期影响,会降低微生物的活性,对森林枯枝落叶的分解产生影响。受酸雨的影响,土壤的A_0和A_1层的pH值下降,致使嗜中偏碱性的氨化菌、硝化菌和固氮菌的发育受到影响,因而使微生物的同化和固定的氮量有减少的可能。重庆是我国受酸雨危害较严重的地区,1984年以来,我所组织多种学科的人员对该地区酸雨对森林生态系统的影响进行了研究,本文是有关酸雨对土壤微生物活性影响研究的初步结果。