渡良濑游水地土壤微生物群落结构与功能研究

摘要

利用BIOLOG和磷脂脂肪酸(PLFA)技术,研究了受足尾铜矿废水影响下的日本西那须地区渡良濑游水地东、西两侧土壤生物学特性、微生物群落结构及功能变化。结果表明:东侧(对照区)土壤全铜含量为45.07mg/kg,有效态铜含量为0.42 mg/kg,同西侧相比,平均降低了19.32%和89.95%。土壤呼吸速率主要受土壤有效态铜、土壤有机质和C/N的影响。随土层深度增加,土壤微生物量氮和溶解性氮都迅速减小,东侧土壤具有较强的氮矿化能力。渡良濑游水地东、西两侧0-5 cm土层土壤的微生物群落生理代谢剖面在培养48 h后出现明显变化;土壤微生物群落的平均颜色变化值(AWCD)随培养时间的延长,趋于平缓增加。在48 h时培养后,西侧位点土壤的AWCD值与东侧相比,分别下降了40%,34%和16%;除B位点样品在20-40 cm土层深度的AWCD略高于其它3个位点外,其余样品的AWCD无明显差异。渡良濑游水地东侧土壤微生物对单一碳源底物的利用能力较高,土壤微生物群落利用碳源的功能多样性也较高。渡良濑游水地西侧区域C位点土壤的格兰仕阳性菌、格兰仕阴性菌、放线菌数量均显著高于东侧A位点,但渡良濑游水地东侧区域土壤3大类群微生物中细菌和放线菌比例更高。在渡良濑游水地自然恢复30多年后,东、西两侧土壤微生物群落结构与功能仍存在较明显的差异。