自然生態(tài)恢復(fù)過程中銅尾礦廢棄地微生物學(xué)性質(zhì)及細菌群落結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、銅尾礦廢棄地是一種人工原生裸地，銅尾礦廢棄地上生態(tài)系統(tǒng)的形成和發(fā)育表現(xiàn)為典型的原生演替。銅陵銅尾礦廢棄地大部分都是在通過自然方式恢復(fù)，棄置后的尾礦裸地表面首先形成以藻類、苔蘚為優(yōu)勢的隱花植物結(jié)皮，而后草本植物定居并逐漸形成自然植物群落。本研究以棄置時間分別為19 a和30a的銅陵楊山?jīng)_尾礦廢棄地和銅官山尾礦廢棄地為對象，探討自然生態(tài)恢復(fù)過程中，隨著植物群落的演替和基質(zhì)理化性質(zhì)的變化，銅尾礦廢棄地中微生物量、微生物活性及土壤酶活性等微生物

2、學(xué)性質(zhì)的演變，并利用聚合酶鏈式反應(yīng)-變性梯度凝膠電泳（PCR-DGGE）技術(shù)對尾礦廢棄地細菌（包括自由固氮微生物）的群落結(jié)構(gòu)進行研究。
　　 隨著銅尾礦廢棄地生態(tài)系統(tǒng)原生演替的進行，廢棄地中有機質(zhì)、含水量、總氮及速效磷含量增加，pH降低；尾礦廢棄地表層微生物量碳、氮及脲酶和堿性磷酸酶活性隨生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展而提高，而微生物代謝熵有所降低；銅官山老尾礦廢棄地較楊山?jīng)_廢棄地表現(xiàn)出高的養(yǎng)分含量和微生物量，表明尾礦廢棄地的理化性質(zhì)、微生物量

3、和土壤酶活性受到生態(tài)系統(tǒng)發(fā)育時間的重要影響。
　　 銅尾礦庫廢棄地不同恢復(fù)階段細菌16S rDNA V3可變區(qū)的DGGE圖譜分析表明，不同植物群落演替階段尾礦中細菌多樣性無明顯的變化趨勢；但同一植物群落下的尾礦廢棄地，A-層較C-層表現(xiàn)出高的細菌多樣性，這與尾礦中有機質(zhì)、氮和磷等養(yǎng)分含量的變化相一致。細菌16S rDNA V3-V5可變區(qū)的DGGE分析及基因測序發(fā)現(xiàn)，銅尾礦廢棄地中細菌的主要類群為變形菌門（Proteobacte

4、ria）（包括α-變形菌綱（alpha-proteobacteria），β-變形菌綱（beta-proteobacteria）和γ-變形菌綱（gamma-proteobacteria）），其次為厚壁菌門（Firmicutes）（包括芽孢桿菌綱（Bacilli）和梭菌綱（Clostridia）），此外還包括硝化螺旋菌門（Nitrospirae）、放線菌門（Actinobacteria）、異常球菌嗜熱菌門（Deinococcus-Therm

5、us）和擬桿菌門（Bacteroidetes）等。數(shù)據(jù)分析表明，銅尾礦廢棄地中細菌的多樣性同時受到養(yǎng)分的積累狀況和植被類型影響。
　　 自由固氮微生物為銅尾礦廢棄地的自然生態(tài)恢復(fù)提供了重要的氮源，nifH基因（編碼固氮鐵蛋白）的DGGE指紋圖譜分析表明，隨著植物群落從裸地到維管植物群落的演替，楊山?jīng)_尾礦廢棄地固氮微生物多樣性未表現(xiàn)出明顯的變化趨勢；相對于棄置時間較短的楊山?jīng)_尾礦廢棄地，銅官山老尾礦廢棄地表現(xiàn)出高的固氮微生物多樣性

6、。測序結(jié)果表明，尾礦廢棄地中自由固氮微生物主要類群包括變形菌門和藍藻門。基于條帶分布和銅尾礦廢棄地理化性質(zhì)的典范對應(yīng)分析顯示，銅尾礦廢棄地中有機質(zhì)含量、含水量、pH對自由固氮微生物多樣性影響顯著（p＜0.05）。植物群落通過改善基質(zhì)pH、提高有機質(zhì)和水分含量影響尾礦廢棄地中自由固氮微生物多樣性和群落結(jié)構(gòu)。
　　 銅尾礦廢棄地上生長的優(yōu)勢植物白茅（Imperata cylindrica var. major）、狗牙根（Cynodo

7、n dactylon）、中華結(jié)縷草（Zoysia sinica）、芒（Miscanthus sinensis）、五節(jié)芒（Miscanthus floridulus）和木賊（Hippochaete ramosissimum）的根際和非根際nifH基因多樣性分析表明：在楊山?jīng)_銅尾礦廢棄地，優(yōu)勢植物根際尾礦固氮微生物多樣性低于非根際尾礦；相對于楊山?jīng)_尾礦廢棄地，銅官山老尾礦廢棄地白茅根際尾礦具有高的固氮微生物多樣性；隨植物定居時間的增加，楊山