若爾蓋鈾礦區(qū)土壤的微生物群落分布及對(duì)外源鈾的響應(yīng).pdf

1、土壤是微生物的大本營(yíng)，重金屬一旦污染土壤，將使得土壤微生物的生長(zhǎng)代謝受到影響，導(dǎo)致微生物群落結(jié)構(gòu)變化，生態(tài)平衡穩(wěn)定性受到破壞。然而，對(duì)于重金屬污染和微生物群落之間的關(guān)系在國(guó)內(nèi)外相對(duì)研究較多，而污染土壤的微生物對(duì)再次脅迫的響應(yīng)研究被忽視。
　　本文對(duì)若爾蓋鈾礦區(qū)不同污染區(qū)域的土壤進(jìn)行樣品采集，全面調(diào)查了研究區(qū)域的微生物分布情況；采用外源鈾對(duì)若爾蓋鈾礦區(qū)的土壤樣品進(jìn)行脅迫處理，通過BIOLOG-ECO生態(tài)板技術(shù)及MiSep測(cè)序分析技術(shù)

2、研究了外源鈾脅迫下，土壤微生物種群的變化規(guī)律；在相同的樣品預(yù)處理下，較系統(tǒng)地研究了外源鈾脅迫對(duì)土壤環(huán)境質(zhì)量生物學(xué)指標(biāo)之間的關(guān)系。
　　主要研究如下：
　　1、鈾礦區(qū)微生物群落分布及與重金屬賦存狀態(tài)的關(guān)系：以若爾蓋鈾礦區(qū)不同污染區(qū)域的土壤和水作為樣品，采用稀釋平板法對(duì)樣品中三大類微生物類群的種類及數(shù)量進(jìn)行考察，結(jié)合樣品理化性質(zhì)分析該地區(qū)微生物的群落分布特性；采用16S rDNA序列分析技術(shù)和Biolog全自動(dòng)微生物鑒定系統(tǒng)對(duì)優(yōu)

3、勢(shì)菌株進(jìn)行菌種鑒定，采用壓力篩選法對(duì)優(yōu)勢(shì)菌株進(jìn)行U(VI)抗性篩選。結(jié)果表明，該地區(qū)以好氧微生物為主，細(xì)菌和放線菌數(shù)量與普通土壤相似(細(xì)菌n×106cfu/g-n×108cfu/g·干土，放線菌n×104cfu/g-n×106cfu/g·干土)，真菌數(shù)量（n×102cfu/g-n×104cfu/g·干土）比普通土壤（n×103cfu/g~n×105cfu/g·干土）偏少。在土壤垂直方向，三大類微生物數(shù)量隨著土壤深度加深而減少，各采樣點(diǎn)2

4、0cm深度微生物平均數(shù)量減少為表層的30％左右。從該研究區(qū)篩選得到了3株對(duì)濃度為120mg/L的鈾具有較高耐受性的細(xì)菌。
　　2、Biolog-ECO法分析鈾礦區(qū)土壤微生物群落對(duì)外源鈾脅迫的響應(yīng)：采用BIOLOG-ECO生態(tài)板研究了土壤微生物群落代謝能力對(duì)外源鈾脅迫的響應(yīng)。結(jié)果表明，土壤微生物活性總體隨著外源鈾脅迫濃度的增大而減弱，脅迫濃度的增加可使土壤微生物群落 Mclntosh指數(shù)降低，但是沒有顯著影響土壤微生物的Shanno

5、n指數(shù)和Simpson指數(shù)。微生物群落對(duì)氨基酸類碳源的利用能力最高，對(duì)酚酸類的碳源利用能力最低。主成分分析可知，TY02組土壤微生物主要影響對(duì)PC1和PC2貢獻(xiàn)較大的碳源的利用，TY05組土壤微生物主要影響對(duì)PC2貢獻(xiàn)較大的碳源的利用，而TY10組土壤微生物主要影響對(duì)PC1貢獻(xiàn)較大的碳源的利用。對(duì)PC1和PC2貢獻(xiàn)率較大的主要是利用碳水化合物的微生物群落。
　　3、土壤細(xì)菌多樣性對(duì)外源鈾脅迫響應(yīng)的MiSep測(cè)序分析：采用MiSep

6、高通量測(cè)序技術(shù)，測(cè)定了外源鈾脅迫下的土壤細(xì)菌屬水平的變化情況。通過 OTU聚類分析，發(fā)現(xiàn)所選中的三個(gè)采樣點(diǎn)的共有優(yōu)勢(shì)菌群12種（菌種數(shù)量占各細(xì)菌總數(shù)的1%以上），特有優(yōu)勢(shì)菌群14種（菌種數(shù)量占各細(xì)菌總數(shù)的1%以上），獲得TY05采樣點(diǎn)的獨(dú)有細(xì)菌Gracilibacter和Lutispora。根據(jù)對(duì)三個(gè)處理組菌群OTU的分析，找出三個(gè)處理組在不同外源鈾脅迫處理后，各組的共有優(yōu)勢(shì)菌，從而分析得到部分對(duì)鈾有較強(qiáng)耐受性的細(xì)菌，如 Subgrou

7、p_6_norank、Gaiellales_uncultured、RB41_norank、Actinobacteria_norank，Gaiella等；得到部分對(duì)鈾敏感的細(xì)菌，如Microlunatus、Bacillus、Ensifer等；得到一些細(xì)菌如Oxalobacteraceae_unclassified、Paucimonas、Geobacter等，隨著外源鈾脅迫濃度上升，菌群數(shù)量增加。
　　4、外源鈾脅迫對(duì)鈾礦區(qū)土壤環(huán)境質(zhì)

8、量生物學(xué)指標(biāo)的影響：對(duì)受到外源鈾脅迫處理后的若爾蓋鈾礦區(qū)的土壤進(jìn)行土壤生物學(xué)指標(biāo)的測(cè)定，諸如重金屬污染和微生物生物量、土壤酶、土壤代謝商、微生物商等之間的關(guān)系。結(jié)果表明，土壤微生物生物量碳、氮與總有機(jī)碳的相關(guān)性不顯著，微生物生物量碳和微生物生物量氮與土壤重金屬含量都呈顯著負(fù)相關(guān)，微生物熵隨著鈾含量的增加有顯著的降低趨勢(shì)，微生物碳/氮比隨重金屬污染濃度增加而降低，代謝熵與重金屬含量達(dá)到了顯著性正相關(guān)水平，重金屬污染對(duì)過氧化氫酶、脲酶和葡萄

9、糖酶活性有一定程度的抑制作用。微生物分布方面，三組處理前后的土壤真菌數(shù)量依次降低了83%、71%、37%，土壤細(xì)菌數(shù)量依次降低了42%、24%、28%，放線菌數(shù)量依次降低了23%、11%、18%。
　　結(jié)論：若爾蓋鈾礦區(qū)土壤微生物以好氧細(xì)菌為主，研究篩選出3株鈾高耐受性細(xì)菌；在外源鈾脅迫下，土壤微生物群落對(duì)氨基酸類碳源的利用能力最高，對(duì)酚酸類的碳源利用能力最低，微生物活性總體隨外源鈾脅迫濃度增大而減弱；在研究所選的典型土壤樣品中，

10、共檢測(cè)出12種優(yōu)勢(shì)菌群和14種特有菌群，并獲得TY05采樣點(diǎn)的獨(dú)有細(xì)菌Gracilibacter和Lutispora；土壤微生物生物量碳、氮與總有機(jī)碳的相關(guān)性不顯著，微生物生物量碳、氮與土壤重金屬污染濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，微生物熵、微生物碳/氮比與重金屬污染濃度呈負(fù)相關(guān)，代謝熵與與重金屬污染濃度呈顯著性正相關(guān)，重金屬污染對(duì)過氧化氫酶、脲酶和葡萄糖酶活性有一定程度的抑制作用。開展重金屬脅迫對(duì)污染土壤微生物群落分組特性的研究對(duì)探索微生物在二次污