安太堡露天煤礦復(fù)墾土壤微生物群落結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、露天煤礦開采造成嚴(yán)重的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。礦區(qū)廢棄地的生態(tài)修復(fù)已成為維持人類生存環(huán)境穩(wěn)定、煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要措施。
　　本研究以安太堡露天煤礦復(fù)墾區(qū)16個(gè)不同復(fù)墾模式樣地（包括不同的復(fù)墾植被和復(fù)墾年限）為研究對象，首先，用PCR-DGGE技術(shù)分析不同復(fù)墾模式對土壤細(xì)菌和真菌的影響。結(jié)果表明，土壤細(xì)菌和真菌多樣性分析，細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)均因不同復(fù)墾模式而顯著變化;從細(xì)菌多樣性的角度來看，楊樹和油松比較有優(yōu)勢;從真菌多樣性的角

2、度來看，榆樹比較有優(yōu)勢;隨復(fù)墾年限的延長，真菌多樣性指數(shù)有增大的趨勢。聚類分析和PCA均顯示，相近復(fù)墾年限的土樣細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)相似性較高。相關(guān)性分析表明，細(xì)菌和真菌多樣性指數(shù)與土壤pH、OC（有機(jī)碳）、TN（總氮）、C/N（碳氮比）和WC（絕對含水量）之間都不存在顯著相關(guān)性。RDA結(jié)果表明，土壤pH、OC、TN、C/N和WC對土壤細(xì)菌和真菌的群落演替分布均沒有顯著影響。細(xì)菌優(yōu)勢和差異條帶測序鑒定出Nitrospira、Sphingo

3、monas、Arthrobacter、Brachybacterium、Rhizobium、Devosia、Microvirga以及Mesorhizobium等或參與氮循環(huán)、或與植物共生固氮、或降解多環(huán)芳烴類有機(jī)物等有利于污染土壤的生態(tài)修復(fù)和肥力恢復(fù)的功能細(xì)菌屬。真菌則鑒定出Phoma、Fusarium、Myrothecium、Pycnoporus以及Cladosporium等或吸附重金屬、或產(chǎn)漆酶等降解多環(huán)芳烴類有機(jī)物、或與植物共生等有

4、利于礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的功能真菌屬;其中也存在一些致病菌，危害動(dòng)植物甚至人類的健康。
　　其次，采用熒光定量PCR技術(shù)定量分析不同復(fù)墾模式土壤與氮循環(huán)相關(guān)功能微生物(包括與硝化作用相關(guān)的氨氧化細(xì)菌(AOB)、氨氧化古細(xì)菌(AOA)的amoA基因、固氮微生物nifH基因和與反硝化作用相關(guān)的反硝化細(xì)菌的nirS、nirK基因）的豐度差異。并用PCR-DGGE技術(shù)分析不同復(fù)墾模式對AOB-amoA、AOA-amoA和固氮微生物nifH基因的群

5、落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響。結(jié)果表明，AOB-amoA、AO A-amoA、nifH、nirS和nirK基因的豐度均因不同復(fù)墾模式而顯著變化，其豐度最高的植被樣地分別是復(fù)墾20年的榆樹土樣、復(fù)墾22年的楊樹土樣、復(fù)墾5年的油松土樣、復(fù)墾8年的沙棘土樣和復(fù)墾20年的杏樹土樣;土樣AOB豐度均低于AOA，nirS和nirK豐度差異不大;隨著復(fù)墾年限的延長，各功能基因的相對豐度變化不大。AOB-amoA和AOA-amo的多樣性指數(shù)（H）均因不同復(fù)墾

6、模式而變化，但差異不顯著，固氮微生物nifH的H因不同復(fù)墾模式而顯著變化;AOB-amoA和AOA-amoA的H均是復(fù)墾20年的云杉土樣最高，固氮微生物的H則是復(fù)墾5年的油松土樣顯著最高。相關(guān)性分析表明，AOA-amoA、nifH和nirS的豐度均與WC有相關(guān)性，前一者是極顯著負(fù)相關(guān)，后兩者是顯著正相關(guān);AOB-amoA的H只是與TN有極顯著負(fù)相關(guān)性;而AOA-amoA的H恰恰只與TN沒有相關(guān)性，與pH呈顯著正相關(guān)、與OC、C/N和WC

7、呈顯著負(fù)相關(guān);固氮微生物nifH的H與C/N呈顯著負(fù)相關(guān)。RDA結(jié)果顯示，土壤pH、OC、TN、C/N和WC對功能微生物豐度及H有不同程度的影響，并且土壤OC和TN達(dá)到極顯著水平，WC達(dá)到顯著水平?？梢姡寥纏H、WC、OC、TN和C/N可能是影響功能微生物群落的重要環(huán)境因子。
　　最后，通過對土樣理化因子和微生物的H及豐度結(jié)果進(jìn)行PCA分析，計(jì)算獲得土壤綜合肥力指標(biāo)(IFI)，結(jié)果表明，復(fù)墾年限較長的土樣其IFI較高，刺槐、油松