不同类型调理剂对镉污染土壤修复效果和微生物群落的影响

摘要

【目的】研究土壤调理剂对镉(Cd)污染农田修复效果和微生物群落组成的影响,为应用不同土壤活性组分调理剂原位修复和治理Cd污染农田土壤提供科学依据。【方法】在粤东Cd污染农田开展田间试验,设空白对照,研究不同土壤活性组分调理剂(矿物型、有机型和微生物型)对土壤基本理化性质、Cd有效性和微生物群落结构的影响。【结果】施用土壤调理剂可显著提高土壤pH(0.11~0.24)(P<0.05,下同),增加有机碳含量(21%~47%),降低土壤有效态Cd含量(13%~48%)和糙米Cd含量(26%~42%),其中矿物型和微生物型调理剂对糙米Cd含量的降幅最大。总体上施用调理剂可改善土壤微域环境,高通量测序结果表明,添加调理剂可维持污染土壤中正常微生物群落的多样性和丰富度,显著改变土壤细菌群落的组成和结构,其中脱硫菌门(Desulfobacterota)和拟杆菌门(Bacteroidota)的相对丰度降低。矿物型和有机型调理剂提高土壤中放线菌门(Actinobacteriota)和芽单胞菌门(Gemmatimonadota)的相对丰度,而微生物型调理剂提高酸杆菌门(Acidobacteriota)的相对丰度。同时,矿物型调理剂显著增加真菌的担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度,降低子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度;而有机型调理剂显著提高被子菌门(Mortie-rellomycota)的相对丰度,降低罗兹菌门(Rozellomycota)的相对丰度;微生物型调理剂显著增加子囊菌门的相对丰度,降低罗兹菌门的相对丰度。可见,微生物型调理剂可显著提高细菌和真菌中优势种群的水平。糙米Cd含量与微生物群落的相关分析结果显示,糙米Cd含量与细菌群落的变形菌门(Proteobacteria)、脱硫菌门和拟杆菌门呈显著正相关。此外,冗余分析和蒙特卡洛检验分析表明,土壤全磷含量是影响细菌和真菌群落结构的重要环境因子。【结论】从降低土壤有效态Cd和糙米Cd含量及对土壤微生物结构的影响方面考虑,微生物型土壤调理剂修复效果最佳,降低水稻对Cd吸收的同时改善土壤菌群结构。