全 文 ：第 36 卷第 9 期
2015 年 9 月
环 境 科 学
ENVIＲONMENTAL SCIENCE
Vol． 36，No． 9
Sep．，2015
紫茉莉对石油污染盐碱土壤微生物群落与石油烃降解
的影响
焦海华1，2，崔丙健2，吴尚华2，白志辉2* ，黄占斌3*
(1． 长治学院生物科学与技术系，长治 046011;2． 中国科学院生态环境研究中心，北京 100085;3． 中国矿业大学(北京)
化学与环境工程学院，北京 100083)
摘要:以石油污染盐碱土壤为研究对象，利用磷脂脂肪酸(PLFAs)活性微生物标记法，分析紫茉莉(Mirabilis jalapa Linn．)根
际土壤微生物群落结构的动态变化，探讨紫茉莉生长对根际土壤微生物与石油烃(TPH)降解的影响． 结果表明，供试土壤中
先后出现了 22 种微生物 PLFAs，包括标识细菌的饱和脂肪酸(SAT)、标识革兰氏阳性菌(G +)的末端支链型饱和脂肪酸
(TBSAT)、标识革兰氏阴性菌(G －)的单不饱和脂肪酸(MONO)和环丙脂肪酸(CYCLO)、标识真菌的多不饱和脂肪酸
(PUFA)和标识放线菌的中间型支链型饱和脂肪酸(MBSAT)等六大类型． 与未种紫茉莉土壤(CK)相比，根际土壤微生物
PLFAs种类变异率在春、夏、秋季分别为 71. 4%、69. 2%和 33. 3%;TPH降解率在春、夏、秋季分别提高了 47. 6%、28. 3%、
18. 9% ． 相关性分析表明，石油烃的降解在 CK土壤中与 77. 8%的 PLFAs具有正相关关系(r ＞ 0)，55. 6%的种类具有高度正
相关关系(r≥0. 8)，其中，与 SAT和 MONO类群的相对含量正相关，相关系数分别为 0. 92、0. 60;根际土壤中仅与 42. 1%的
PLFAs正相关，21. 1%的种类高度正相关，与 TBSAT、MONO和 CYCLO类群的相对含量正相关，相关系数分别为 0. 56、0. 50、
0. 07． 说明紫茉莉生长对根际土壤微生物群落结构及 TPH降解速率均具有较大影响，且随生长季节的不同而有很大差异． 该
结果将为开展石油污染盐碱土壤的植物修复技术研究提供理论依据．
关键词:石油污染盐碱土壤;石油烃;微生物群落;磷脂脂肪酸;紫茉莉
中图分类号:X172;X53 文献标识码:A 文章编号:0250-3301(2015)09-3471-08 DOI:10． 13227 / j． hjkx． 2015． 09． 044
收稿日期:2015-03-23;修订日期:2015-05-11
基金项目:国家高技术研究发展计划(863)项目(2013AA06A205);国家水体污染控制与治理科技重大专项(2014ZX07204-005);中国科学院
环境生物技术重点实验室开放基金项目(EBT2013A001)
作者简介:焦海华(1968 ～)，女，博士，副教授，主要研究方向为污染土壤生物修复技术，E-mail:jiaohaihua68@ 163． com
* 通讯联系人，E-mail:zhbai@ rcees． ac． cn;zhanbinhuang2003@ 163． com
Influence of Mirabilis jalapa Linn． Growth on the Microbial Community and
Petroleum Hydrocarbon Degradation in Petroleum Contaminated Saline-alkali
Soil
JIAO Hai-hua1，2，CUI Bing-jian2，WU Shang-hua2，BAI Zhi-hui2* ，HUANG Zhan-bin3*
(1． Department of Biological Sciences and Technology，Changzhi University，Changzhi 046011，China;2． Ｒesearch Center for Eco-
Environmental Sciences，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100085，China;3． School of Chemical and Environmental
Engineering，China University of Mining and Technology-Beijing，Beijing 100083，China)
Abstract:In order to explore the effect of Mirabilis jalapa Linn． growth on the structure characteristics of the microbial community and
the degradation of petroleum hydrocarbon (TPH)in the petroleum-contaminated saline-alkali soil，Microbial biomass and species in the
rhizosphere soils of Mirabilis jalapa Linn． in the contaminated saline soil were studied with the technology of phospholipid fatty acids
(PLFAs)analysis． The results showed that comparing to CK soils without Mirabilis jalapa Linn．，the ratio of PLFAs species varied
were 71. 4%，69. 2% and 33. 3% in the spring，summer and autumn season，respectively． In addition，there was distinct difference of
the biomasses of the microbial community between the CK and rhizosphere soils and among the difference seasons of growth of Mirabilis
jalapa Linn． ． Compare to CK soil，the degradation rates of total petroleum hydrocarbon (TPH)was increased by 47. 6%，28. 3%，
and 18. 9% in spring，summer，and autumn rhizosphere soils，respectively． Correlation analysis was used to determine the correlation
between TPH degradation and the soil microbial community． 77. 8% of the total soil microbial PLFAs species showed positive
correlation to the TPH degradation (the correlation coefficient r﹥ 0)，among which，55. 6% of PLFAs species showed high positive
correlation(the correlation coefficient was r≥0. 8)． In addition，the relative content of SAT and MONO had high correlation with TPH
degradation in the CK sample soils，the correlation coefficient were 0. 92 and 0. 60 respectively;However，the percent of positive
correlation was 42. 1% in the rhizosphere soils with 21. 1% of them had high positive correlation． The relative content of TBSAT，
MONO and CYCLO had moderate or low correlation in rhizosphere soils，and the correlation coefficient were 0. 56，0. 50，and 0. 07
respectively． Our study showed that the growth of mirabilis Mirabilis jalapa Linn． had a higher influence on the species and biomass of
环 境 科 学 36 卷
microbial community in the rhizosphere soils，and the results will provide a basis theory for the research of phytoremediation petroleum
contaminated saline soil．
Key words:petroleum-contaminated saline-alkali soil;petroleum hydrocarbon;microbial communities;phospholipid fatty acids
(PLFAs);Mirabilis jalapa Linn．
土壤微生物常被比拟为土壤养分循环的“转化
器”、污染物的“净化器”和生态系统稳定的“调节
器”． 在维持生态系统的稳定以及受损生态系统的
恢复与重建过程中发挥重要作用． 研究报道的土壤
中能降解烃类污染物的微生物有 70 个属，200 多个
种［1］． 同时，许多研究表明［2，3］，植物生长可以增加
根际土壤微生物的密度、提高其对污染物的降解作
用，且根际土壤微生物群落结构及其降解功能受植
物类型的影响．
紫茉莉(Mirabilis jalapa Linn．)是紫茉莉科
(Nyctaginaceae)紫茉莉属(Mirabilis Linn．)一年生
草本植物［4］． 生态适应性广，生长快速，对不良环境
具有较强的耐受性，如抗氯气［5］、耐盐性［6］和富集
镉［7］． 近年来，有许多关于其在金属污染土壤修复
中的应用报道［8，9］，但在石油污染盐碱土壤修复中
的应用研究还较少．
磷脂脂肪酸(phospholipid fatty acid，PLFA)分
析方法是基于 PLFAs 发展起来的现代生物化学技
术，已被广泛应用于探讨时空变化、污染物对土壤
微生物群落结构的影响［10］． 本研究采用 PLFAs 分
析方法，解析紫茉莉生长对石油污染盐碱土壤微生
态环境的影响，揭示根际土壤微生物的变化对石油
烃降解作用的影响，以期为石油污染土壤的生物修
复技术研究和植物资源的开发利用提供理论依据．
1 材料与方法
1. 1 实验设计与土壤样品采集
实验土壤类型为取自油田区典型的盐碱性土
壤． 土壤石油烃含量为(6. 3 ± 0. 3)g·kg －1、总碳为
(3. 5 ± 0. 5)g·kg －1、总氮为(0. 5 ± 0. 2)g·kg －1、
有效磷(26. 9 ± 0. 6)g·kg －1、有效钾(8. 2 ± 0. 3)
g·kg －1、pH 为 8. 8 ± 0. 7、电导率(EC)为 1 387
μS·cm －1 ． 本实验通过盆栽紫茉莉完成，盆径 20 cm
×25 cm，共 30 盆，其中 10 盆为未种植紫茉莉的对
照(CK)． 2013 年 3 月移栽具有 1 ～ 2 片真叶的种
苗，每盆栽种 2 株． 整个实验期，采用自然光源，温
度模拟自然温度在 15 ～ 38℃之间，湿度保持 50% ～
60% ． 于 2013 年 3 ～ 11 月在紫茉莉根区周围(0 ～
20)cm用打孔器采集土样，每月中旬取样、每次取
40 个(每盆 2 个)根际土样，然后去除石块、动植物
残体等杂质混合成一个样品，用四分法取需用量的
土样，装入密封袋运回实验室，置于 － 20℃冰箱保存
并尽快进行微生物 PLFAs 提取与 TPH 含量分析．
PLFAs分析采用鲜土，TPH 分析采用冷冻干燥后研
磨过 100 目金属筛的干燥土壤． 3 ～ 5 月采样记为春
季样品，6 ～ 8 月记为夏季样品，9 ～ 11 月记为秋季
样品．
1. 2 土壤理化性质与石油烃含量测定
土壤中总碳、总氮含量采用元素分析仪(Vario
Toc，Germany)测定;pH采用水土比 5∶ 1的混合液，
pH计(pHs-3C)测定;采用电导仪(DDS-11A)测定
电导率;采用钼锑抗比色法测定有效磷［11］． 根据文
献［12］方法测定土壤总石油烃含量．
1. 3 土壤微生物 PLFAs测定
参照 Bligh 等［13］的方法提取 PLFAs，采用内标
法，以十九烷酸甲酯(C19:0)作为内标物，用气相色
谱-质谱分析(GC-MS)测定土壤微生物 PLFAs 的含
量． 定性分析用计算机自动检索质谱图库的方法;
定量分析采用总离子流各峰面积归一化，各种脂肪
酸甲酯的含量采用不同脂肪酸峰面积 /内标物
(C19:0)峰面积的比值计算．
1. 4 磷脂脂肪酸的命名原则
磷脂脂肪酸的命名采用“ω”系统，分子通式记
为:(i / a /me /cy)X:YωZ(c / t) ，其中，前缀“i”/“a”/
“me”代表甲基支链的位置． “i”代表在距离分子链
末端第二个碳原子上;“a”代表甲基在距离分子链
末端第 3 个碳原子上;“me”代表甲基支链的位置
在脂肪酸分子链中间的碳原子上，其前面的数字如
“10 me”代表甲基在距离始端第 10 个碳原子上;
“cy”代表分子中的环丙基结构;X 代表脂肪酸碳原
子的个数;Y代表分子中双键的个数;ω代表双键;
Z代表双键的位置(距离分子末端碳原子的个数);
后缀“c”或“t”分别代表分子的顺、反式结构［14 ～ 16］．
1. 5 数据分析
PLFAs种类变异率(%)计算公式:
PLFAs种类变异率 = 不相同的 PLFAs种类个数PLFAs种类总数
PLFAs 的测定结果利用 NEST 5. 0 图谱库进行
分析;利用 SPSS 17. 0 软件进行相关数据处理与
分析．
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9 期 焦海华等:紫茉莉对石油污染盐碱土壤微生物群落与石油烃降解的影响
2 结果与分析
2. 1 土壤微生物 PLFAs指纹图谱
将提取的土壤微生物 PLFAs 样品用 GC-MS 分
析． 以紫茉莉秋季根际土壤样品所提取的微生物
PFLAs分析得到的气相色谱-质谱图为例(图 1)，其
中，纵坐标表示各种 PLFAs 的峰值，横坐标代表特
征峰出现的时间．
图 1 紫茉莉秋季根际土壤样品微生物磷脂脂肪酸气相色谱图
Fig． 1 Chromatogram profiles of phospholipids fatty acids of microbial community in Mirabilis jalapa soil sample in autumn
将谱图信息转化成数据形式(表 1)． 根据分子
结构可分为 6 种类型． 第 1 类，饱和脂肪酸类型
(SAT)如 C14:0、C15:0、C16:0、C17:0、C18:0 标
识细菌［17］;第 2 类，甲基支链在分子末端的饱和脂
肪酸类型(TBSAT)如 i13:0、i15:0、i16:0、a14:0、
a16:0 等标识革兰氏阳性细菌(G +)［18］;第 3 类，甲
基支链在中间碳原子位置的饱和脂肪酸类型
(MBSAT)，如 9Me14:0、9Me16:0、10Me18:0 等，如
10Me18:0 是典型的放线菌标识 PLFAs［19］． 第 4 类，
单不饱和脂肪酸类型(MONO)如 16:1ω5、16:1ω7t、
18:1ω7c、18:1ω9c、18:1ω9t 标识革兰氏阴性细菌
(G －)［20］;第 5 类，具有环丙基的脂肪酸类型
(CYCLO)，如 cy16:0、cy18:0 标识存在环境营养或
污染胁迫;第 6 类，多不饱和脂肪酸(PUFA)，如
18:2ω6，9 典型真菌标识类型［21，22］．
2. 2 紫茉莉根际土壤微生物群落结构的变化
2. 2. 1 微生物 PLFAs类型与分布特征
从表 1 可知，整个生长期，土壤中共检测到 22
种 PLFAs，其中，紫茉莉根际土壤中共检测到 19 种，
没植物的 CK土壤 17 种，相比较微生物 PLFAs总的
种类数增加 11. 8% ． 紫茉莉根际土壤在春、夏、秋
季分别检测到 12 种、9 种和 15 种，CK 土壤分别为
6 种、8 种和 16 种． 相比较，春季根际土壤微生物
PLFAs种类数增加 50%，夏季和秋季没有明显(P ＞
0. 5)增加，但根际土壤微生物 PLFAs 种类的变异率
在春、夏、秋季分别为 71. 4%、69. 2%和 33. 3% ．
春季 CK土壤的优势类群为 TBSAT(58. 0%)和
MBSAT(21. 4%)，而根际土壤的优势类群为 TBSAT
(48. 5%)和 MONO(38. 3%);夏季 CK 土壤中
MONO(37. 1%)和 TBSAT(32. 4%)是典型的优势
类群，而根际土壤中 SAT (45. 9%)和 MBSAT
(21. 8%)是优势类群，第一、第二优势类群均不相
同;秋 季 CK 土 壤 的 优 势 类 群 分 别 为 SAT
(38. 4%)、MONO(32. 5%)，根际土壤的优势类群
分别为 TBSAT(37. 4%)、MONO(30. 0%)第一优势
类群发生了改变． 真菌和细菌的相对多度比在春、
秋季节根际大于对照，这表明，紫茉莉根际土壤微
生物群落结构与 CK有较大的差异．
2. 2. 2 土壤微生物 PLFAs的主成分分析
对不同生长期土壤微生物 PLFAs 的生物量进
行主成分分析(PCA)． 提取 PLFAs主成分的特征根
及方差贡献率，以方差贡献率最高的主成分 1(PC1，
40. 9%)和主成分 2(PC2，26. 1%)作图(图 2)，进
行微生物群落多样性分析．
图 2 表明，对 PC1 贡献率较大的 PLFAs 类型主
要有 a14:0、a16:0、cy18:0、cy16:0、18:1ω9c、
i16:1ω5、16:1ω7t、i15:0、i16:0、i13:0、C14:0、
C18:0、C15:0、9me14:0 解释变量的 40. 9%;对第
2 主成分贡献率比较大的 PLFAs 类型有 18:1ω9t、
18:1ω7c、10me18:0、9me16:0、C16:0、C17:0、
n16:0 解释变量的 26. 1% ． 其中，春季 CK与根际微
生物群落种类的差异主要表现在 PC1，如 cy18:0、
cy16:0 和 a14:0、a16:0、i16:0、i16:0、i15:0、
18:1ω9c;夏、秋季，CK 与根际土壤微生物群落种
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环 境 科 学 36 卷
表 1 紫茉莉不同生长期土壤微生物 PLFA的动态变化 /nmol·g － 1
Table 1 Dynamic changes of the concentration of the PLFAs in soils during in the Mirabilis jalapa growth /nmol·g － 1
序号 PLFAs类型
春季 夏季 秋季
CK 根际 CK 根际 CK 根际
1 c14:0 0 0 0 0 0. 469 2. 59
2 c15:0 0 0 0. 603 0 0. 371 0. 525
3 c16:0 0. 0643 0. 457 0 2. 05 4. 94 0
4 c17:0 0 0 0 0 0. 533 0. 469
5 c18:0 0 1. 24 0 0. 136 1. 89 1. 09
6 n16:0 0 0 0 0 0. 400 0. 423
7 i13:0 0 0. 661 0 0 1. 28 2. 05
9 i15:0 0. 237 5. 81 4. 12 0. 0749 0. 711 1. 13
9 i16:0 0 0 0 0 0 0. 322
10 a14:0 0 3. 74 0 0. 412 0 0. 438
11 a16:0 0. 250 1. 46 1. 29 0. 350 1. 17 5. 45
12 i16:1ω5 0 0. 275 0 0 0 0
13 16:1ω7t 0. 0936 5. 34 0 0. 341 3. 55 2. 98
14 18:1ω7c 0 0 0 0 2. 25 0
15 18:1ω9c 0 3. 79 2. 63 0. 185 1. 48 4. 55
16 18:1ω9t 0. 0153 0 3. 58 0 0 0
17 18:2ω6，9 0 0. 158 1. 34 0 0. 725 0. 994
18 cy16:0 0 0 0. 488 0. 182 0 1. 38
19 cy18:0 0 1. 28 0 0 0 0
20 9me14:0 0 0. 393 0 1. 04 0. 20 0
21 9me16:0 0. 180 0 0 0 1. 91 0
22 10me18:0 0 0 2. 67 0 0. 551 0. 678
磷脂脂肪酸总量(Σ PLFAs)/nmol·g－1 0. 840 24. 6 16. 7 4. 77 22. 4 25. 1
磷脂脂肪酸种类(种) 6 12 8 9 16 15
饱和脂肪酸 SAT /% 7. 65 6. 88 3. 60 45. 9 38. 4 20. 3
末端支链型饱和脂肪酸 TBSAT /% 58. 0 48. 5 32. 4 17. 5 14. 1 37. 5
单不饱和脂肪酸 MONO /% 13. 0 38. 3 37. 1 11. 0 32. 5 30. 1
多不饱和脂肪酸 PUFA /% 0 0. 642 8. 02 0 3. 23 3. 97
环丙脂肪酸 CYCLO /% 0 5. 20 2. 92 3. 81 0 5. 49
中间支链型饱和脂肪酸 MBSAT /% 21. 4 1. 60 16. 0 21. 8 11. 9 2. 71
CYCLO /MONO 0 0. 135 0. 078 5 0. 347 0 0. 183
真菌 /细菌 0. 024 0. 208 1. 26 0. 054 8 0. 125 0. 317
类的差异在 PC1、PC2 上均有体现． 表明紫茉莉生
长对根际土壤微生物群落结构有较大的影响．
2. 2. 3 土壤微生物量动态变化
以所有类型 PLFAs 的总和计算土壤微生物群
落中活性微生物总的生物量;以 SAT、TBSAT、
MONO 和 CYCLO 的总量计算细菌的生物量;以
PUFA的量计算真菌生物量，以 MBSAT 的量计算放
线菌生物量，结果可知:春、夏、秋季根际土壤活性
微生物总的生物量分别为:24. 6、4. 77、25. 1
nmol·g －1;CK 土壤总的生物量分别为:0. 840、
16. 7、22. 3 nmol·g －1 ． 不同微生物类群的生物量
(如图 3)，在根际土壤与 CK 土壤表现为不同的动
态变化趋势． 根际土壤中，细菌表现为春季(20. 3
nmol·g －1)＞ 秋季(18. 9 nmol·g －1)＞ 夏季(3. 55
nmol·g －1);真菌表现为秋季(5. 55 nmol·g －1)＞春
季(3. 95 nmol·g －1)＞夏季(0. 185 nmol·g －1);放线
菌表现为夏季(1. 04 nmol·g －1)＞ 秋季(0. 678
nmol·g －1)＞春季(0. 394 nmol·g －1)． CK 土壤中，细
菌呈 现 秋 季 (17. 6 nmol·g －1 ) ＞ 夏 季 (6. 51
nmol·g －1)＞春季(0. 65 nmol·g －1);真菌表现为夏
季(7. 55 nmol·g －1)＞秋季(2. 21 nmol·g －1)＞春季
(0. 015 3 nmol·g －1);放线菌 呈 现 夏 季 (2. 67
nmol·g －1)＞ 秋季(2. 66 nmol·g －1)＞ 春季(0. 180
nmol·g －1)． 与 CK 相比细菌、真菌表现为春季升
高，夏季降低，秋季升高的波动趋势;放线菌表现为
春季增加，夏、秋季减少．
2. 3 紫茉莉根际土壤 pH和电导率(EC)的变化
紫茉莉根际土壤 pH 值与 CK 相比表现为较小
差异(P ＞ 0. 05)［图 4(a) ］． 根际土壤分别为
8. 63、9. 15、8. 02，表现为先升高后降低;CK 土
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9 期 焦海华等:紫茉莉对石油污染盐碱土壤微生物群落与石油烃降解的影响
●1、3、5 分别表示春季、夏季、秋季没种植紫茉莉的对照组
土壤样品，●2、4、6 表示该季节紫茉莉根际土壤样品
图 2 土壤微生物 PLFAs的主成分分析(PCA)及因子分析
Fig． 2 PCA analysis of soil PLFAs and factors
图 3 磷脂脂肪酸标识的活性土壤微生物量变化趋势
Fig． 3 Changes trend of activity microorganism biomass in sample soil
壤在春、夏和秋季分别为 9. 43、9. 49、8. 46． 根际
土壤 EC 值与 CK 相比表现为显著降低(P ＜ 0. 05)
［图 4(b)］． 根际土壤 EC值在春、夏、秋季分别为
796、187、133 μS·cm －1;CK 土壤分别为 1 387、
1 361、925 μS·cm －1 ．
2. 4 紫茉莉根际土壤石油烃降解率的变化
紫茉莉的生长对土壤石油烃的降解具有显著
(P ＜ 0. 05)的促进作用(如图 5)． CK土壤石油烃的
图 4 土壤中酸碱度(pH)和电导率(EC)的变化情况
Fig． 4 Change of pH and EC in sample soils
图 5 不同季节土壤中石油烃含量的变化情况
Fig． 5 Change of concentration of total petroleum Hydrocarbons
(TPH)in soils during the different seasons
总降解率为 28. 3%，其中，春季为 9. 6%，夏季为
10. 2%，秋季为 11. 6%;紫茉莉根际土壤石油烃的
总降解率为 81. 7%，其中，春季、夏季、秋季的降解
率分别为 57. 2%、38. 5%、30. 6% ．
2. 5 土壤微生物与石油烃降解的相关性分析
2. 5. 1 土壤石油烃降解与特征 PLFAs的相关性分析
对土壤微生物 22 种特征 PLFAs 的相对含量与
石油烃的降解率进行 Spearman 相关性分析(图 6)．
当相关系数 r ＞ 0，表明特征 PLFAs与 TPH降解具有
正相关关系，r ＜ 0 表明具有负相关关系;︱r︱≥
0. 8 表明具有高度相关性;0. 6≤︱r︱ ＜ 0. 8 表明
具有中等程度的相关性;0. 3≤︱r︱ ＜ 0. 6 表明具
有低度相关性;︱r︱ ＜ 0. 3 表明几乎没有相关性．
由图 6 可知，CK 土壤中石油烃的降解与 77. 8%的
PLFAs类型有正相关关系，其中有高度正相关关系
(相关系︱r︱≥ 0. 8)的 PLFAs，包括 C14:0、
C16:0、C17:0、C18:0、n16:0、i13:0、16:1ω7t、
18:1ω7c、9me14:0、9me16:0;有中、低度正相关关
系(相关系数 0. 3 ＜ | r | ＜ 0. 8)的特征 PLFAs，包括
c15:0、a16:0、18:1ω9c、18:2ω6，9;根际土壤中，
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环 境 科 学 36 卷
图 6 石油烃降解与土壤微生物特征性 PLFAs相对含量的相关系数
Fig． 6 Spearman correlation coefficient of the ratio of total petroleum hydrocarbons(TPH)degradation to the relative content of microbial PLFAs
石油烃降解与 31. 6%的特征 PLFAs 有正相关关系，
与 CK相比减少了 46. 1% ． 正相关的 PLFAs类型包
括 i15:0、a14:0、cy18:0、 i16:1ω5、16:1ω7t、
C18:0，相关系数分别为 0. 89、0. 96、0. 96、0. 96、
0. 67、0. 35． 结果表明 CK 土壤中石油烃的降解是
多数土著微生物共同作用的结果，而根际土壤中石
油烃降解是少数特征菌的作用．
图 7 石油烃降解与不同土壤微生物类群生物量
相对含量的相关性
Fig． 7 Spearman correlation coefficient of the degradation ratio
of total petroleum hydrocarbons (TPH)to the biomass of
different microorganism in the sample soils
2. 5. 2 土壤中石油烃降解与微生物生物量的相关
性分析
对土壤石油烃降解和不同微生物类群 PLFAs
总生物量进行 Spearman相关性分析，结果如图 7．
由图 7 可知，CK 土壤中石油烃的降解与 SAT
标识的细菌生物量具有高度正相关关系，相关系数
为 r = 0. 92;与 MONO 标识的 G －菌生物量有中度
正相关关系(r = 0. 60);与 PUFA 标识的真菌生物
量有低度正相关关系(r = 0. 19)． 根际土壤中，只有
中、低度正相关(0 ﹤︱r︱﹤ 0. 8)的微生物类群．
其中，与 TBSAT标识的 G +(r = 0. 56)、MONO(r =
0. 50)和 CYCLO标识的 G －(r = 0. 07)．
3 讨论
3. 1 紫茉莉种植对石油污染盐碱土壤微生物群落
结构的影响
紫茉莉根际土壤与 CK 相比较，微生物 PLFAs
种类变异率在 33. 3% ～ 71. 4%之间，尤其是在春、
夏生长旺盛季节，变异率均超过 60% ． 根际土壤微
生物生物量在 3 个生长季节表现为“升降波动”式
变化，而 CK 土壤微生物生物量表现为逐渐增加的
趋势． 根际土壤微生物生物量与 CK相比，春季增加
28. 3 倍，夏季降低 71. 5%，秋季增加 10. 8% ．
CYCLO /MONO的比值均有所增大，尤其是夏季增
加 77. 1% ． 土 壤 微 生 物 的 环 丙 磷 脂 脂 肪 酸
(CYCLO)与其前体类型单不饱和磷脂酸(MONO)
的比值(CYCLO /MONO)往往随着环境营养、污染
等胁迫作用的大小而发生改变． 真菌 /细菌的比值
标识微生物群落中两种群的相对多度［23］． 真菌 /细
菌的比值在根际土壤中，春季和秋季均高于对照组，
6743
9 期 焦海华等:紫茉莉对石油污染盐碱土壤微生物群落与石油烃降解的影响
但夏季没有检测到真菌 PLFAs，而 CK 土壤在春季
没有检测到真菌 PLFAs． 真菌更易受到轻微改变的
环境因子的影响［24］，因此，使其在不同生长期和根
际土壤微生物群落中的变化较为复杂． 由于紫茉莉
根系分泌物对根际微生物具有一定的积累性化感胁
迫作用，同时，又由于微生物具有对环境变化的诱变
适应能力． 因此，紫茉莉生长初期，根的分泌活动增
加了土壤有机质含量，根际土壤微生物群落的种类
和生物量均发生较大变化． 随着植物生长期的延
长，分泌物在根际土壤中的积累量逐渐增加，根际分
泌物的化感作用增强，引起敏感微生物类群的死亡，
微生物种类与生物量均减少，表现为夏季明显降低．
由于微生物对环境具有适应性［25］，秋季土壤微生物
群落种类和生物量均有所增加． 有研究认为植物根
系分泌物［26］，一方面能为根际微生物提供养分，另
一方面，某些成分能够作为信号分子调控根际微生
物的行为，从而对根际土壤微生物群落结构与功能
产生影响． 赵金莉等［27］研究发现，紫茉莉根际分泌
物不断改变土壤养分的供求平衡，影响某些代谢酶
的活性，从而影响到土壤养分的转化和根际土壤微
生态的平衡． 同时，由于紫茉莉根系分泌物的化感
作用，能够引起土壤细菌和放线菌数量明显减少．
其中，中等浓度的分泌物能促进真菌数量增加，低浓
度和高浓度下均导致真菌量减少． 刘明久等［28］用
生长速率法证明了紫茉莉浸提液能抑制桃软腐病菌
菌丝生长． 王永飞［29］通过体外实验证明，紫茉莉根
含有的蛋白成分，对金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌和
大肠杆菌具有抑制作用．
3. 2 土壤微生物与石油烃降解的相关性
研究表明，紫茉莉根际土壤 TPH降解率显著(P
＜ 0. 05)提高，且随生长期的不同而不同． 与 CK 相
比，在春、夏、秋季分别提高 47. 6%、28. 3%、
18. 9% ． 土壤石油烃降解与 21. 1%的根际土壤微生
物 PLFAs类型有高度正相关关系(r≥0. 8)，与 CK
土壤相比减少 41. 6% ． 根际土壤与 TPH 降解正相
关的微生物类群主要是 TBSAT标识的 G +和 MONO
标识的 G －，而 CK 土壤主要是 SAT 标识的细菌和
PUFA标识的真菌． Joynt 等［30］发现根际土壤 G +菌
增加，土壤中有机污染物转化速度明显加快． Liste
等［31］研究发现种植植物的土壤中，芘的移除率比对
照组土壤提高 34%;Sicilian 等［32］经通过连续两年
的植物修复作用研究发现，种植植物的污染土壤中
TPH去除量是未种植植物的两倍． 随着紫茉莉生长
期的延长，TPH 降解率降低的主要原因可归结为:
①紫茉莉生长加速了土壤微生物对石油烃的代谢作
用，土壤中容易降解的石油烃组分减少，而难降解组
分的相对增多，增大了土壤微生物对 TPH的代谢分
解难度;②根际分泌物化感作用的增强，杀死或降
低了敏感微生物类群的生长代谢活性;③根的呼
吸、代谢与分泌活动对土壤微环境的影响，如根系
分泌物能够提高土壤有机质含量，而降低土壤碱解
氮、有效磷和钾的含量． 同时，根系代谢活动能够
提高土壤蛋白酶活性，而降低土壤脲酶、碱性磷酸
酶和纤维素酶活性［33］． 不同酶活性的变化，影响植
物、土壤微生物对有机物或无机离子的代谢吸收或
络合等生物和化学过程，使土壤环境 pH、EC 发生
改变，从而影响微生物的代谢活动． 该结果与紫茉
莉根际土壤微生物群落结构的变化具有一致性．
有研究认为紫茉莉对环境污染表现出一定的抗
性［34 ～ 36］，能吸收土壤中的重金属离子，可作为污染
土壤修复植物，但关于紫茉莉对盐碱土壤石油烃污
染物作用的报道较少． 石油烃的降解是否与紫茉莉
自身吸收、降解或富集等作用有关还有待今后进一
步深入研究．
4 结论
(1)紫茉莉种植对根际土壤微生物群落种群和
生物量均有较大影响． 与对照组土壤相比，紫茉莉
生长的 3 个生长季节里 PLFAs 标识的微生物种类
变异率均超过 30%;微生物生物量在不同生长季节
有较大波动，春季增加 28. 3 倍，夏季减少 71. 5%，
秋季增加 10. 8% ．
(2)紫茉莉种植能够加速根际土壤石油烃的降
解，且在不同生长季节有显著差异(P ＜ 0. 5)． 根际
土壤石油烃的降解率，在春季为 57. 2%，夏季为
38. 5%，秋季为 30. 6%;与 CK 相比，春季提高
47. 6%，夏季提高 28. 3%，秋季提高 18. 9% ．
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