（环境科学专业论文）重金属污染工业裸地植被恢复的土壤微生物生态学研究.pdf

中文摘要 末端限制性长度多态一 t - r f i j ) ) 和不依赖于培养的微生物指标( 生物量、磷 腊脂肪酸( p u 0 乜) 和酶活性) 同时，一些重要的土壤理化特性和重金属含量 ( p b 、豇、c ! i l 和c d ) 也被分析主要研究结果如下： 1 与裸地相比，恢复样地的土壤肥力水平和物理条件均有了不同程度地改善( p 0 0 5 ) 。除了土壤总n 、p h 和孔隙度随着植被恢复年份一致性地提高，土壤容 重一致性地降低以外，其它理化参数( 有机c 、总n 、n i i c - n 、n 0 州和w h c ) 均展示了类似的趋势：在恢复样地r 和r m 中逐渐提高归 0 0 5 ) 然而与天然林样地相比，大 多数理化参数水平仍然是十分有限相关分析表明土壤理化参数( 土壤有机c 、 总n 、总p 、n h r _ n 、n o ，- n 、有效磷和w i i c ) 与地上植物群落参数( 盖度和 凋落物积累量) 呈现显著( p 0 0 5 ) 或极显著相关( p 0 0 1 ) 。p c a ( 主分量 分析) 分析表明土壤理化特性沿着主分量1 清楚地将5 个研究样地分别区分为 b g 组、恢复组和天然林组，但样地r v 却表现出一定程度的滞后现象，并接近 于样地r i l l 。 2 在所检测的4 种重金属中，p b 和z n 的含量均高于c l i 和c d ，表明土壤污染 以p b 和窈为主。三个研究样地中的重金属含量( 包括总量和吣_ 可提取量) 均显著性地高于裸地( p 0 0 5 ) ，表明了植被恢复对重金属的有效固定作用p c a 分析表明重金属含量沿着主分量1 的总体分布仅表明了从低到高的分布梯度，但 没有表明植被恢复梯度。 3 所测定的4 种微生物数量包括富营养细菌( c b ) 、寡营养细菌( 咖) 、真菌和 放线菌并未与植被恢复年份相一致。富营养细菌( c b ) 、真菌和放线菌展示了类 似的趋势：在样地r h 和r i l l 中显著性地提高( p 0 0 5 ) ，而后在样地r v 中下 降相关分析表明上述三个微生物数量指标与理化特性( 土壤有机c 、总n 、总 磷、n i 丑- n 、n 0 3 - n 、土壤最大持水量) 及植物群落参数( 孔隙度盖度和凋落物 积累量) 呈不同程度的正相关，仅富营养细菌和真菌分别与i y r p a - p b 、d t p a - z n 和d t p a - c u 呈显著( p 0 0 5 ) 或极显著性( p 0 0 1 ) 负相关。寡营养细菌在 两个对照样地中均有较高值，而在恢复样地中均展示了较低值相关分析表明寡 营养细菌仅与土壤常规理化特性中的w h c 呈极显著的正相关( p ，但却 普遍地与所有重金属( 包括总量和嬲- 可提取量) 呈极显著负相关( p 0 0 1 ) ， 因而寡营养细菌至少在我们的研究中是反映重金属胁迫的最敏感指标。 中文摘要 微生物生物量c 及g 曲僻嘻按富营养细菌、真菌和放线菌的趋势进行变化， 并且与分别与土壤总有机c 、n h 4 - n 、n 0 3 n 、有效磷、w h c 和植被盖度呈现 显著性正相关( p 0 0 5 或p 0 0 1 ) 。微生物生物量n 及n 味帆与植被恢复年 份相一致，但在三个恢复样地间差异不明显( p o 0 5 ) ，主要与土壤中的总n 、 总磷、w h c 、孔隙度、植被盖度和凋落物呈显著性正相关( p 0 0 5 或p 0 0 1 ) 。 微生物生物量c ( c k ) 与n ( n l 疵) 未与重金属含量明显相关。 微生物基础呼吸( b s a ) 和基质诱导呼吸( s m ) 按微生物生物量c 、富营 养细菌、真菌和放线菌的变化趋势在5 个研究样地进行波动，而呼吸商( q c o u ) 在样地b g 和r v 中展示了最高值，在样地r i i 、r i i i 和f p 中展示了最低值。相 关分析表明b s a 与土壤有机c 、n o s - n 、w h c 、孔隙度和植被盖度呈显著性正 相关( p o 0 5 或p 0 0 1 ) ，s i r 普遍地与所检测的理化特性( 有效p 、p h 和 容重除外) 和植物群落参数呈现显著性正相关( p 0 0 5 或p 0 0 1 ) ，与重金属 总p b 、d t p a - p b 和d t p a - c u 呈现显著负相关( p 0 0 5 或p 0 0 1 ) 。q c 0 2 与 有效p 、w h c 和植被盖度呈现显著负相关( p 0 0 5 或p 0 0 1 ) ，与总z n 和 c d 呈现显著正相关( p 0 0 5 ) 。根据上述微生物指标，p c a 分析表明微生物数 量、生物量、呼吸强度及其衍生指标沿着沿着主分量1 的整体变化清楚地将5 个 研究样地区分开来，但样地r v 却显著地滞后于样地r i i 和r i i i 。 4 在所检测的2 8 种脂肪酸中，5 个研究样地均以细菌和放线菌脂肪酸占优势。三 个恢复样地中的大多数脂肪酸的丰度( 除了脂肪酸i 1 6 ：0 ，1 6 ：0 ，c y l 7 ：0 ，i o m e l 7 ：0 ， 1 8 ：0 ，1 0 m e l 8 ：0 和2 0 ：3 1 0 6 c 以外) 都显著性地高于未恢复裸地( p o 0 5 ) ，但仍 然低于天然林样地( p 0 0 5 ) 。一些标志性脂肪酸表明了与植被恢复一致性的趋 势，这些脂肪酸包括：革兰氏阴性细菌( 1 6 ：1 0 9 c ) ，菌根菌( 1 6 ：1 t e 5 c ) , 真菌 ( 1 8 ：2 0 6 c ) ，放线菌( 1 0 m e l 6 ：0 + l o m e l 7 ：0 + i o m e l 8 ：0 ) ，不分支饱和脂肪酸( 1 8 ：0 ) ， 藻类( 2 0 ：5 t 0 3 c ) ，单不饱和脂肪酸( 1 6 ：1 9 c + 1 6 ：1 0 7 c + 1 6 ：1 t 0 5 c + 1 7 ：1 1 n 8 c + 1 8 ：1 t 0 7 c + 1 8 ：1 t d 9 c ) 和总的原生动物( 2 0 ：2 国6 c + 2 0 ：3 日0 6 c ) ，而其它脂肪酸的丰度变化并没 有与植被恢复相一致。另外f 吼g 八l n 和m o n 伽璐a 吣a t 均随着植被恢复而提高( p 0 0 5 ) ，而c y l 7 ：0 ，1 6 ：1 豇和c y l 9 ：0 1 8 ：1 c 0 7 c 均随着植被恢复而下降( p 0 0 5 ) 。上 述标志性脂肪酸以及脂肪酸比率均与土壤理化特性表现为不同程度正相关关系， 而很少与重金属相关。主分量分析表明微生物群落沿着主分量1 的总体变化与植 被恢复年份相一致。 中文摘要 与裸地相比，所测定的7 种酶活性在恢复样地中均显著性地提高( p 0 0 5 ) 。 其中蛋白酶、c m - 纤维素酶和8 - 葡萄糖苷酶活性随着植被恢复年份逐渐提高( p 0 0 5 ) ，而转化酶、多酚氧化酶和尿酶活性尽管在统计学上不显著( p 0 0 5 ) ， 却呈现出逐渐下降趋势。恢复样地酸性磷酸酶活性尽管显著性地高于未恢复裸地 ( p 0 0 5 ) ，但没有表现出与植被恢复一致性的趋势。所有的酶活性都不同程度 地与土壤理化特性和植物群落参数表现出显著性正相关，很少与重金属负相关。 主分量分析表明酶活性的总体变化类似于p l f a 。 c c a ( 典范相关分析) 分析表明了微生物群落的总体变化与酶活性呈显著性 地正相关，表明了微生物群落组成在植被恢复过程中与其功能的协同演替。 5 可培养的土壤细菌群落在5 个样地中具有明显不同的优势核型。细菌核型丰富 度( r t ) 和多样性( h s ) 在样地i t i i 和砌一致性地提高，而后在样地r v 中有所 下降，但与样地f p 相比仍然有限。可培养细菌群落的功能参数包括碳源利用潜力 ( a w c d ) 、不同碳源群的利用强度( a 5 9 d 、利用的碳源数量( r s ) 和功能多样 性( h f ) 也遵循着细菌群落结构参数的变化趋势( p 0 0 5 ) 。相关分析也表明可 培养细菌群落的结构与功能多样性参数更多地受控于理化特性和植物群落参数， 几乎没有受重金属含量变化的影响。根据1 6 8h 培养后的a w c d 指标进行的p c a 表明a w c d 沿着p c i 轴也清楚地区分了5 个研究样地，样地r v 也明显地滞后于样 地r n 和r m 。 本论文的研究结果表明，以泡桐为优势种的植被恢复模式显著性地改善了土 壤理化特性，有效地稳定了重金属，进而阻止了重金属向周边环境扩散；不同的 微生物指标对环境中的生物参数与非生物参数的反应是不同的，因而用多种微生 物指标评价植被恢复对污染重金属土壤的改良作用是必须的；依赖于培养的微生 物指标分析表明以泡桐为优势种恢复污染有重金属的工业裸地模式对土壤的改 良作用目前主要表现在植被恢复的初期阶段( 2 _ 3 年) ，而后期阶段( 5 年) 的恢 复作用有减弱的趋势；而不依赖于培养的微生物群落数据则表明微生物群落的总 体组成与功能正在向天然林方向演替，进而预示了植被恢复对污染土壤改良的正 向驱动。基于不依赖于培养的微生物群落分析结果，我们建议用以泡桐为优势种 的植被恢复模式恢复重金属污染工业裸地是有效的，具有着较大的应用前景。 中文摘要 关键词：重金属污染，工业裸地，泡桐，植被恢复，微生物区系与活性，微生物 群落结构与功能 v 英文摘要 s t u d yo ns o i lm i c r o b i a le c o l o g yu n d e rr e v e g e t a t i o n c o n d u c t e do ni n d u s t r i a lb a r r e n s c o n t a m i n a t e dw i t hh e a v ym e t a l s m a j o r ：e n v i r o n m e n t a ls c i e n c e n a m e ：c h o n g b a n gz h a n g s u p e r v i s o r s ：p r o f c h o n g y ul a n a b s t r a c t i n d u s t r i a lb a r r e n sa r ec h a r a c t e r i z e db ye l e v a t e dh e a v ym e t a lc o n t e n t s , h i g ha c i d i t y , p o o ro r g a n i cm a t t e ra n da g g r e g a t ec o m p a c t t h e r e f o r e , t h en a t u r a li n h a b i t a t i o no f v e g e t a t i o no nt h e s ei n d u s t r i a lb a r r e n si sd i f f i c u l t , a n di th a sb o m oo n eo ft h e i m p o r t a n tc o n c e r n so fe c o l o g i s t sa r o u n dt h ew o r l de x p l o r i n gt h ee f f e c t i v er e v e g e t a t i o n p r o c e d t c eo fi n d u s t r i a lb a r r e n sc o n t a m i n a t e dw i t hh e a v ym e t a l s a l t h o u g hv i s u a l l y d i s t i n g u i s h a b l ev e g e t a t i o ni n d i c a t o r s , s u c h a s p l a n tc o m m u n i t yp r o d u c t i v i t y , i n h a b i t a t i o no fp l a n ts p e c i e s ，d i v e r s i t ya n dd e v e l o p m e n to fp l a n tc o m m u n i t ya g o i m p o r t a n tf o rj u d g i n gt h es u o c e s so fa 百v r e v e g e t a t i o np r o c e d u r e ，a so n eo ft h e i m p o r t a n tc o m p o n e n t si nr e v e g e t a t e de c o s y s t e m ，s t r u c t u r ea n df u n c t i o no fs o i l m i c r o b i a lc o m m u n i t ys h o u l dn o tb ei g n o r e da n dc a nr a p i d l yr e s p o n dt ol e s s e n v i r o n m e n t a lc h a n g e s t h e r e f o r e ，i ti sm o r er e l i a b l et oj u d g er e m e d i a t i o ne f f e c t so f t h er e v e g e t a t i o no ni n d u s t r i a lb a r r e n sb yu s i n gm i c r o b i a li n d i c a t o r s p a u l o w m af o r t u n e i , ap l a n ts p e c i e si n d i g e n o u s 酊c h i u a , i sc o m m o n l yh a i l e da sa m i r a c l et r e e b e c a u s eo fi t sf a s tg r o w t h , u n i v e r s a la d a p t a b i l i t y , a n dv a r i o u su s a g e s s o f a rt h e r eh a v eb e 睫n or e p o r t so nr e v e g e t a t i o nw o r ko ni n d u s t r i a lb a r u s c o n t a m i n a t e dw i t hh e a v ym e t a l st h a tu s e sp a u l o w n i af o r t u n da sd o m i n a n ts p e c i e s c o n s e q u e n t l y , t h e e f f e c to ft h ep a u l o w n i af o r u o 他io nr e m e d i a t i n no fs o i l c o n t a m i n a t e dw i t hh e a v ym e t a l si su n k n o w n b a s e do nt h i s , o u ro b j e c t i v ei st o e v a l u a t et h en e wr e v e g e t a t i o np r o c e d u r ed o m i n a t e db yp a u l o w n i a 向 t u n e io n r e v e g e t a t i o ns i t e sn e a rs h a o g a a np b z as m e l t e ru s i n gc o n j u n c t i o no fc o n v e n t i o n a l v i 英文要 m k a e h i o l o g i e a la n a l y s e sw i t h t h er e c e n t l yd e v e l o p e dm o t e e a l a r - b i o l o g i c a lm e t h o d s i nt h ep r e s e n ts t u d y , t w oc o n t m la l t e sa n dt h r e er e v a g m t e ds i t e sw 饥i n c l u d e d c o n t r o ls i t e sw e r eb g ( b a r eg r o u n d ) a n df p ( n a t i v ef o r e s tp a r k ) ，r e s p e c t i v e l y t h e r c v e g e t a t e ds i t e sw e r ec h o s e na c c o r d i n gt or e v e g e t a t i o na g e s ( r e v e g e t a t e df o rt w o ，t h r e eo m i ) ，a n df i v ey e a r s v ) i nt h el a b o r a t o r y , o n ep a r to f s o i ls u b s a m p l e s w a su s e df o ra n a l y z i n gd e p e n d e n t c u l t m a b l em i c r o b i a li n d i c a t o r s ( m i c r o b i a ln u m b e r s ， r e s p i r a t i o n , c l p p ( c o m m u n i t yl e v e lp h y s i o l o g i c a lp r o f i l e s ) a n dt - r f l p0 m n i n a l p s t d c t i o nf r a g m e n tp o l y m o r p h i s m ) f i n g e r p r i n t s ) , w h i l eo t h e rs o i ls u b s a m p l e sw e r e u s e d f o ga n a l y z j n g i n d e p e n d e n t - c u l t u r a b l e m i c r o b i a l i n d i c a t o r s ( b i o n m s , p l i o s p h o l i p i d sf a t t y a c i da n a l y s i s ( p l f a ) a n de n z y m ea c t i v i t i e s ) t h er e m a i n i n g s u b s a m p l e sw e i cu s e df o ra n a l y s e so fp h y s i c o - c h e m i e a lp r o p e r t i e sa n dh e a v ym e t a l c o n t e n t s s o m em a j o rr e s u l t so b t a i n e df r o mt h ep r e s e n ts t u d ya g ep r e s e n t e da sf o l l o w ： 1 c o m p a r e d 训t ht h es i t eb gt h e n u t r i e n t l e v e l sa n dp h y s i c a lc o n d i t i o n sw e r e i m p r o v e d ，b u tt od i f f e r e n td e g r e e si nt h r e er e v e g e t a t e ds i t e s ( p ( o 0 5 ) w i t ht h e e x c e p t i o no ft o t a ln ，p ha n dp o r o s i t yc o n s i s t e n t l yi n c r e a s e dw i t ht h er e v e g e t a t i o n a g e s ，a n dt h eb u l kd e n s i t yc o n s i s t e n t l yd e c r e a s e d ，a n do t h e rp h y s i c o - c b e m i c a l p r o p e r t i e s ( o r g w cc t o t a ln n h r - n , n 0 3 - - n a n dw h q s i m i l a r l yi n c r e a s e di ns i t e s r ha n dr i i ia n dd c c r e a s e di ns i t er v , r e s p e c t i v e l y n e v e r t h e l e s s , t h e s ea b i o t i c p a r a m e t e r sw e r es t i l ll i m i t e dc o m p a r e dw i t hl e v e l sa ts i t ef p c o r r e l a t i o na n a l y s i s i n d i c a t e dt h a ts o m ep h y s i c o - c h e m i e a lp r o p e r t i e s ( o r g a n i cgt o t a ln n h 4 - n , n o r - n a n dw h c ) w e r es i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt oc o v e ra n dl i t t e ra c c m n u l a t i o no fp l a n t c o m m u n i t y ( p 0 0 1o rp 0 0 5 ) p r i n i c p a lc o m p o n e n t sa n a l y s i so c a ) i n d i c a t e d t h a ts o i lp h y s i c o - c h e m i c a lp r o f i l e sd e a r l ys e p a r a t e dt w oc o n t r o ls i t e sf r o mt h r e e r e v e g e t a t e ds i t e sa l o n gt h ep c ia x i s ，b u tt h es i t er v w a sl a g g e db e h i n dt h es i t er i h 2 o ff o u rh e a v ym e t a l sd e t e r m i n e d ，p ba n dz nc o n t e n t sw e r eh i g h e rt h a nt h el e v e l so f c i ia n dc a ，i n d i c a t i n gp ba n dz nw e r em a j o rp o h u t i o ns o u r c e so fi n d u s t r i a lb a r r e n s m e a n w h i l e ，t h eh e a v ym e t a lc o n t e n t sa tt h et h r e er e v e g e t a t e ds i t e sw e r es i g n i f i c a n t l y h i g h e rt h a nt h el e v e lo ft h es i t eb g ( p c0 嘛i n d i c a t i n g t h es t a b i l i z i n ge f f e c t so ft h e r e v e g e t a t i o no nh e a v ym e t a l s p c a i n d i c a t e dt h a tt h eh e a v ym e t a lp r o f i l e so n l yd e a r l y d i s t i n g u i s h e dh e a v ym e t a lg r a d i e n t s b e t w e e nf i v es i t e s ，a n dd i dn o ts h o wt h e r e v a g e t a t i o ng r a d i e n t s 3 m i c r o b i a ln u m b e r si n c l u d i n gc o p i o t r o p h i eb a c t e f i a ，o f i g o t r o p h i cb a c t e r i a ，f u n g ia n da c t i n o m y c e t ed i dn o tc h a n g ew i t hr e v e g e t a t i o na g e c o p i o t r o p h i c 英文摘要 b a c t e r i a ( q b ) ，f u n g ia n da c t i n o m y c a t es i m i l a r l ys i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e da ts i t e sr i i a n dr i i ia n da f t e rt h a t , d e c r e a s e da tt h es i t er v ( p 0 0 5 ) c o r r e l a t i o na n a l y s i s i n d i c a t e dt h a tt h e s et h r e em i c r o b i a li n d i c a t o r sw e r es i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt os o m e p h y s i c a r - e h e m i e a lp m p e n i e sa n dp l a n tc o m m u n i t yp a r a m e t e r s ( p 0 0 1o rp 0 0 5 ) ， a n do n l yc o p i o t r o p h i cb a c t e r i a la n df u n g a ln u m b e rw e r es i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt o d t p a - p b ，d t p a - z na n d 聊【附i l ，r e s p e c t i v e l y ( p 0 0 1o rp 0 0 5 ) t h e o l i g o 灯o p h i cb a c t e r i a ln u m b e re x h i b i t e dad i f f e r e n tr e s p o n s et ot h er e v e g e t a t i o n ，a si t w a sh i g h e ri nt w oc o n t r o ls i t e st h a ni nt h r e er e v e g e t a t e ds i t e s c o r r e l a t i o na n a l y s i s i n d i c a t e dt h a tt h eo h g o t r o p h i cb a c t e r i a ln m b e rw a sm e r e l yr e l a t e dt ow h c 俨 0 0 1 ) b u tg e n e r a l l ya n dn e g a t i v e l yr e l a t e dt oh e a v ym e t a lc o n t e n t s ( p 0 0 1 ) ， i n d i c a t i n gt h a tt h eo h g o t r o p h i cb a c t e r i aw a st h em o s ts e n s i t i v ei n d i c a t o ri nr e f l e c t i n g h e a v y m e t a ls t r e s s c h a n g e si nm i c r o b i a lb i o m a s sc a n dq d 编gf o l l o w e dt h et r e n d so fc o p i o t r o p h i c b a c t e r i a , f u n g ia n da c t i n o m y e e t ea n dw a ss i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt oo r g a n i cc ，n h 4 - n ， n o ra v a i l a b l ebw h ca n dp a r a m e t e r so fp l a n tc o m m u n i t y ( p ( 0 0 1o rp 0 0 5 ) t h en i ca n dn i 矾c o n s i s t e n t l yi n c r e a s e dw i t hr e v e g e t a f i o na g e , b u tw e r en o t s t a t i s t i c a l l ys i g n i f i c a n tw i t h i nt h et h r e er e v e g e t a t e ds i t e s ，w i t ht h en m i ca n dn m i c 矾 b e i n gp r e d o m i n a t e d l yr e l a t e dt ot o t a ln ，t o t a lew h c , p o r o s i t ya n dp a r a m e t e r so f p l a n tc o m m u n i t y 俨 0 0 1o rp 0 0 5 ) m o r e o v e r , t h e yw e r en o ts i g n i f i c a n t l yr e l a t e d t oh e a v ym e t a lc o n t e n t s t h eb a s er e s p i r a t i o n a ) a n ds u b s t r a t ei n d u c e dr e s p i r a t i o n ( s i r ) f o l l o w e da s i m i l a rt r e n da sg n i c ，c b , f u n g ia n da c t i n o m y c e t ew i t h i nt h e f i v es i t e s ，w h i l et h eq c 0 2 e x h i b i t e dh i g h e rl e v e l sa tt h es i t e sb ga n dr va n dl o w e rl e v e l sa ts i t e sr n , r i i ia n d f p c o r r e l a t i o na n a l y s i si n d i c a t e dt h a tt h eb s a w a ss i g n i f i c a n t l yr e l a t e dt oo r g a n i cc ， n h 4 - n , n o r - n ，w h c ，p o r o s i t ya n dp a r a m e t e r so fp l a n tc o m m u n i t y ( p 0 0 1o rp 0 0 5 ) ，w h i l et h es mw a s ，i ng e n e r a l ，p o s i t i v e l yr e l a t e dt op h y s i c o - - c h e m i c a lp r o p e r t i e s ( e x c e p tf o ra v a i l a b l ep ，p ha n db u l kd e n s i t y ) a n dp a r a m e t e r so fp l a n tc o m m u n i t y 口 0 0 1o r p 0 0 s ) ，a n dn e g a t i v e l yr e l a t e dt od t p a - p ba n dd t p a - c u ( p 0 0 1o rp 0 0 5 ) t h eq c t hw a sn e g a t i v e l yr e l a t e dt oa v a i l a b l eew h c a n dp a r a m e t e r so fp l a n t c o m m u n i t y ( p 0 0 1o r p 0 0 5 ) a n dp o s i t i v e l yr e l a t e dt ot o t a lz na n dc d ( p 放线菌( h i m k i ，1 9 9 2 ) 。另一方面，微生物生物量对重金属胁迫 反应也比较敏感。c h a n d e ra n db r o o k e s ( 1 9 9 1 ) 用重金属c u 、n i 和豇污泥处理 农田土壤，研究重金属对沙壤和细壤微生物生物量的影响，结果表明即使低浓度 c u 处理也使微生物生物量明显减少了2 0 ，但n i 和窈污泥处理没有明显作用。 因而得出结论：高浓度重金属c u 污泥处理对土壤微生物是最有害的。b r o o k e s ( 1 9 9 5 ) 在w o b u m 与l u d i n g t o n 实验站施用含高浓度重金属的污泥于农田中， 结果发现与施用农家肥相比，微生物生物量c 下降了5 0 ，类似实验也得出了 类似的结果( p a t r ae ta 1 ，1 9 9 1 ；f l e i b b a c he ta 1 ，1 9 9 4 ；c h a n d e re ta 1 ，1 9 9 5 ) 。b a r d g e t t a n ds p e i r ( 1 9 9 4 ) 发现草原土壤微生物生物量n 随着c u 、c r 、缸浓度的增加 而显著地降低。k h a ne ta 1 ( 1 9 9 8 ) 发现土壤中加入p b 、c d 、勖后，c 品如n i c 比率明显地升高，进而建议该比率可以作为反映重金属胁迫的重要指标。此外 g u p t ae ta 1 ( 1 9 9 8 ) 和s t o n ee ta 1 ( 2 0 0 1 ) 分别对甲虫和小型土壤动物也做了类 似的重金属协迫反应实验。土壤酶、微生物呼吸与重金属关系的研究也相当普遍， 张崇邦： 重金属污染工业操地植被恢复的土壤微生物生态学研究 总的观点认为微生物呼吸、呼吸商与土壤酶对重金属反映十分敏感( 1 _ a s k o w s k ie t a 1 ，1 9 9 4 ；b r o o k e s ，1 9 9 5 ；d a n ga n dt a b a t a b a i ，1 9 9 5 ；g i l l e re ta 1 ，1 9 9 8 ；s p e i re ta 1 ， 1 9 9 9 ；m o r e n oe ta 1 ，2 0 0 1 ) 。b 赫t hc ta 1 ( 1 9 9 8 ) 采用p l f a 技术研究用含c u 、n i 和z n 污泥处理2 0 年的农田土壤土壤微生物群落组成，结果发现在c u 污泥处理 的土壤中，c y l 7 ：0 浓度增加了，而1 8 ：1 0 b 7 ，1 6 ：i 0 5 等几个分支p l f a s 降低了。 在n i 污泥处理的土壤中，i 1 4 ：0 和b r l 6 ：0 浓度提高了，而c y l 9 ：0 、1 9 ：1 a 和1 6 ：1 0 7 t 下降了。在办污泥处理的土壤中，1 8 ：2 0 6 c ，2 0 ：4 和c y l t ：o 浓度提高了，而1 6 ：1 c 0 5 下降了。类似地，f r o s t e g a r de ta 1 ( 1 9 9 6 ) 和k e l l ya n dt a t e ( 1 9 9 8 ) 也做了重 金属对土壤微生物群落的协迫研究。 1 3 1 3 土壤微生物对重金属胁迫的耐性机制 尽管重金属对微生物的胁迫效应研究为人们认识土壤退化机理发挥了重要 的作用，然而比这更有价值的应该是如何利用微生物对重金属的抗性或耐性对被 扰动环境进行生物修复，这代表了当前微生物生态学的新动向( r o a n e 。1 9 9 9 ) 。 目前的研究表明环境微生物对重金属的耐性机制主要包括磷酸、碳酸与硫酸对重 金属的沉淀作用：通过重金属的甲基或乙基化使重金属得以挥发；通过细胞表面 的负电荷或胞外聚合物吸附或邀合重金属( l e d i ne ta 1 ，1 9 9 6 ) ；胞内低分子量有 机分子( 金属硫蛋白) 邀合重金属( g a d d ，1 9 9 0 ；s i l v e r , 1 9 9 8 ) ；通过微生物体内 的酶对重金属进行脱毒( m i s r a ，1 9 9 2 ) 。d i e l se t a l ( 1 9 8 9 ) 报道了分离自一个 z n 冶炼厂废水池的a l c a l i g e n e se u t r o p h u sc h 3 4 菌体中含有一个2 3 8 k b ( p m o l 3 0 ) 的质粒，它能编码细菌对p b ，z n ，c u 和h g 抗性基因。r o a n e ( 1 9 9 9 ) 分离了 两株来自不同重金属污染土壤细菌：p s e u d o m o n a sm a r g i n a l i s 和b a c i l l u s m e g a t e r i u m 。这两种细菌分别展示了对铅( p b ) 不同的抗性以及抗性机制，b a c i l l u s m e g a t e r i u m 是通过胞内有机物来邀合p b ，而p s e u d o m o n a sm a r g i n a l i s 是通过产生 胞外聚合物来邀合p b 。研究证明大多数微生物所表现出的对重金属的抗性都是 在细胞内的质粒或细胞染色体上的基因控制的( m a r ke ta 1 ，2 0 0 0 ) ，目前人们已 经在微生物体内找到了与a s ( n i e sa n ds i l v e r , 1 9 9