全 文 ：第 27卷　第 6期 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Vol. 27　 No. 6
　 2007年 12月 Journal o f Central South Univ er sity o f Fo rest ry& Techno log y Dec. 2007　
⒇
文章编号: 1673- 923X ( 2007) 06- 0010- 05
多环芳烃对樟树幼苗土壤微生物的影响
梁小翠 ,闫文德 ,田大伦 ,朱　凡 ,郑　威
(中南林业科技大学 生态实验室 ,湖南长沙 410004)
摘　要: 　采用室内盆栽实验 ,定量研究了多环芳烃不同污染水平下樟树幼苗土壤微生物的数量特征 .结果表明:多环芳烃改变了土
壤中 3大类微生物 (细菌、真菌、放线菌 )的数量及其组成 ;随着多环芳烃含量的增加 ,樟树幼苗土壤中细菌、真菌和微生物总数与对照
相比均呈下降趋势 ,放线菌数量 4月份的变化特征有所不同 ;不同多环芳烃含量的土壤中 3大类微生物数量都表现为细菌 > 放线菌 >
真菌 ;随着时间的延长 ,细菌、真菌和微生物总数从 10月到翌年 4月逐渐增加 , 4月到 7月递减 ;与对照相比 ,多环芳烃污染土壤放线菌
数量峰值的出现具有时间滞后性 .
关键词: 　土壤微生物 ;细菌 ;真菌 ;放线菌 ;多环芳烃 ;数量特征 ;樟树幼苗
中图分类号: 　 S154. 3; X53　　　　文献标志码: 　 A
Effect of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons on Microbial Quantity
Characteristic inCinnamomum camphora L. Presl. Seedling Soil
LIAN G Xiao-cui , YAN Wen-de, TIAN Da-lun, ZHU Fan, ZHENG Wei
( Res earch Section of Ecology, Cen tral South Universi ty of Fores t ry& Technolog y, Changsha 410004, Hunan, China)
Abstract: Th rough pot ted plant ing experiment in th e g reenhouse, it is quan ti tativ ely s tudied th at the characteri sti c of quanti tat ive
variation of microbes in Cinnamomum camphora L. Presl. seedling soi l responds wi th th e various amoun ts of polycyclic aromat ic
hydrocarbons. Th e resul t sh ow s that polycyclic aromatic hydrocarbons al ter th e population densit ies and ass em blag e s t ructure of at
leas t th ree soil microo rganisms ( bacteria, fungi, actinomyces ) . W ith th e increase of polycyclic aromatic h yd rocarbons, th e quanti ty of
bacteria, fungi and microb es has a decline t rend , but actinom yces abundance appears hack le in Apri l. In the polluted soil of di f feren t
am ounts of polycyclic aromatic hyd rocarb ons, the population of the th ree soil microorganisms is in the fol lowing order: bacteria>
actinomyces> fungi. From October, 2006 to July, 2007, the quanti ty of bacteria, fungi and microbes increase at fi rst , then decreas e
grad ual ly and there is a peak value in Ap ri l. Th e peak value of actinomyces in the pol luted s oi l of polycyclic aromatic h yd rocarbons
app ears later th an that in the cont ras ted soi l.
Key words: soil microorganisms; bacteria; fungi; actin omyces; polycyclic aromatic h yd rocarbons; quanti ty characteri st ic;
Cinnamomum camphora L. Presl. s eedling
多环芳烃 ( Polycyclic a romatic hydrocarbons,简称 PAHs)是由两个或两个以上苯环以线状、角状或簇状排
列组合成的一类中性或非极性有机化合物 [1～ 3 ] .它是煤、石油、天然气等有机物不完全燃烧过程中形成的 [4, 5 ] .
自从 Blumer ( 1961)在土壤中第一次发现 PAHs以来 , PAHs引起了人们的广泛关注 [6 ] ,主要是因为 PAHs具有
“三致” (致癌、致畸、致突变 )作用 ,以及分布广、种类多、难降解等特点 .随着工业化和城市化进程的加快 ,由工
业燃料和汽车尾气排放产生的 PAHs严重影响着城市环境和居民的身心健康 .
土壤微生物是气候和土壤环境条件变化的敏感指标 ,常被用来作为环境污染物生态毒理效应的评价指标
⒇　收稿日期: 2007-06-29
基金项目: 国家自然科学基金项目 ( 30571487、 30771700) ;国家林业局项目 ( 2007-4-19、 2005-08、 2006-11、 2006-17、 2007-R23) ;省科技厅重
点项目 ( 06F J3083、 2007F J4046、 2007SK4030) ;省青年骨干教师培养对象项目和中南林业科技大学青年基金项目 .
作者简介: 梁小翠 ( 1981- ) ,女 ,河北保定人 .硕士研究生 ,主要从事城市生态和环境生态研究 .
通讯作者: 闫文德 ( 1969- ) ,男 ,甘肃武威人 .教授 ,博士研究生 ,主要从事森林生态学研究 . E-mail: csfuyw d@ hotmai l. com.
DOI : 10. 14067 /j . cnki . 1673 -923x . 2007. 06. 025
之一 [7, 8 ] ,在促进土壤质量和植物健康方面发挥着重要的作用 [ 7～ 17] .目前 ,有关 PAHs对土壤中微生物数量影响
的研究并不少 ,但主要集中于某一两种 PAHs(如菲、芘、苯并芘 )对裸露土壤以及草本植物或禾本科植物的土
壤微生物总数或 PAHs降解菌数量的研究 [18～ 29 ] ,关于美国 EPA提出的 16种 PAHs对乔木土壤中微生物数量影
响的研究鲜见报道 .本文中选取了樟树 Cinnamomum camphora L. Presl.为材料 ,采用室内盆栽的方法 ,定量研
究了 PAHs不同污染水平下 1年生幼苗土壤中微生物数量的变化特征 ,以期为高富集 PAHs绿化树种的筛选和
污染物的生物修复提供科学依据 .
1　材料与方法
1. 1　实验地概况
实验地设在湖南省长沙市中南林业科技大学城市生态站 ,地处东经 112°48′,北纬 28°03′.当地年平均气温
16. 8℃ ,极端最高气温 40. 6℃ ,最低气温 - 12℃ ,年平均降雨量 1 400 mm,无霜期为 270～ 300 d,日照时数年
均 1 677. 1 h ,属典型的亚热带湿润季风气候 .
1. 2　试验材料
实验土壤为湖南省株洲市夕阳红苗圃园土壤与中南林业科技大学长沙校区土壤的混合土 ,土壤质量混合
比例为 1∶ 1,自然风干 ,过筛 ,待用 .
樟树为 1年生实生苗 ,来源于黄兴镇苗木基地 .
供试污染物: EPA-PAHs,用市售 0号柴油代替 .在陆地上使用的中程燃油中 ,柴油的芳烃和 PAHs含量最
高 [22 ] ,因此用柴油代替 PAHs具有一定的科学依据 .
1. 3　研究方法
1. 3. 1　试验设计
表 1　土壤初始 PAHs含量和基本理化性质
Table 1　 Soil initial PAHs content and basic physical-chemical properties
处理 PAHs含量
/( mg· kg- 1 ) pH值
总有机碳含量
/ ( g· kg- 1)
全氮含量
/ ( g· k g- 1)
土壤含水量
/%
CK(对照 ) 18. 99 4. 84 17. 2 1. 3 4. 37
L1 77. 79 5. 01 19. 1 1. 4 3. 29
L2 186. 35 4. 98 23. 4 1. 3 3. 21
L3 371. 79 4. 86 46. 3 1. 2 4. 45
　　将风干过筛后的实验土壤 ,按照一
定的比例添加柴油 ,充分拌匀 ,放置 48 h
以充分平衡 [ 30] ,然后分装到高 30 cm、直
径 35 cm的圆形塑料盆中 ,移栽生长发
育良好且大小较一致的樟树苗 .每一种
处理设 3个重复 .移栽前对处理土壤和
对照样进行理化性质、 PAHs含量本底
值测定 ,并分别于 2006年 10月和 2007年 1月、 4月、 7月对盆栽土取样 ,进行微生物数量的测定 (见表 1) .
1. 3. 2　测定方法
土壤中 PAHs含量的测定: 首先对样品进行前处理 (索氏提取、旋转蒸发、柱层析、氮吹 ) ,浓缩至 1 mL,然后
用 Agi lent 6890GC /5973M S气质联用仪测定 PAHs含量 ,升温程序为
　　 60℃ 15℃ /min 100℃ ( 5 min) 8℃ /min 210℃ ( 3 min) 2℃ /min 290℃ ( 5 min)
色谱柱为 HP-5毛细管色谱柱 30 m× 0. 25 mm ,不分流进样 ,气化温度为 280℃ ,载气为高纯 He.
土壤pH值用 PXS-270型离子计测定 ,土壤有机碳采用重铬酸钾氧化法 ,土壤全氮采用凯氏定氮法 ,土壤含
水量采用烘干法 [31 ] .微生物数量的测定用稀释平板菌落计数法 .细菌采用牛肉膏蛋白胨培养基 ,真菌采用孟加
拉红- 马丁氏琼脂培养基 ,放线菌采用改良高氏一号培养基 .细菌、真菌、放线菌均采用混菌法接种 ,接种后置
28～ 30℃生化培养箱内培养 ,分别在 1 d、 2 d及 4～ 5 d内检查并进行 CFU ( Colony Forming Unit )计数 [32 ] .菌
落计数方法见《环境工程微生物检验手册》 [33 ] .
2　结果与分析
2. 1　不同 PAHs水平下微生物数量的变化情况
由图 1可以看出 , PA Hs的含量影响土壤微生物的数量特征 ,随着 PAHs含量的增加 ,樟树幼苗土壤中细
菌、真菌的数量与对照相比均呈下降趋势 ,放线菌数量在 1月、 7月和 10月呈下降趋势 , 4月放线菌数量的变化
11第 6期 梁小翠等:多环芳烃对樟树幼苗土壤微生物的影响
图 1　樟树幼苗土壤微生物数量
Fig. 1　Microbial number inCinnamomum camphora L. Presl. seedling soil
为 L1> L3> L2> CK.表明放线菌在经过一段时间 PAHs胁迫后 ,其发育及其对污染物的降解能力得到了提
高 [19 ] , PAHs降解后的小分子物质为放线菌的生长提供了物质和能量来源 ,进而促进了放线菌的繁殖和增长 .
细菌数量在土壤微生物总数中所占的比例最高 ,为 79. 35% , 2007年 1月和 4月微生物总数表现为 CK> L1> L2
> L3 , 7月 L3微生物总量比同期 L1、 L2略有增加 ,但仍低于对照 ( CK) ,说明在供试 PAHs含量下 , PAHs对樟树
幼苗土壤微生物数量有一定的抑制作用 ,但随着土壤环境条件的改善 ,这种抑制作用也会得到缓解 .
图 2　樟树幼苗土壤微生物数量百分比
Fig. 2　 Proportion of microbial number in Cinnamomum
camphora L. Presl. seedling soil
　　由图 2得知 ,与 PAHs污染前的土壤相比 ,污
染后樟树幼苗土壤各类微生物数量百分比发生了
明显的变化 .污染前放线菌所占比例最高 ,真菌比
例最小 ;污染后随着时间的延长 ,细菌在微生物类
群中所占比重逐渐增大 ,放线菌和真菌比重则不
断减小 ,如 7月份细菌在微生物总数中所占的比
例由 45. 54%增加到 82. 95% ,放线菌和真菌则分
别从 50. 75% 、 3. 71%减少到 15. 47%和 1. 58% .不
同 PAHs含量的土壤中 ,细菌总量最高 ,放线菌次
之 ,真菌最少 ,这与一般土壤微生物区系相吻合 .
由于细菌营养类型较多 ,代谢旺盛 ,繁殖快 ,所以
多数土壤中细菌的个体数量最多 ,而真菌对环境
条件要求较高 ,放线菌则相对较低 ,所以真菌比例
最小 ,放线菌居中 .污染前放线菌所占比重略高于
细菌 ,可能与土壤的贫瘠程度有关 ,放线菌耐贫瘠
生长的能力较强 ,污染后随着时间的推移 , PAHs
的降解以及植物根系分泌物的释放都会给土壤增
加有机碳源 ,刺激细菌的快速繁殖 ,使得细菌在微
生物类群中占优势地位 .
12 中　南　林　业　科　技　大　学　学　报 第 27卷
2. 2　不同 PAHs水平下微生物数量的时间动态变化情况
由图 3可以看出 ,不同 PAHs含量的土壤中 ,樟树幼苗土壤细菌、真菌和微生物总数随着时间的延长呈现
先上升后下降的变化趋势 , 4月份达到最大值 ,这主要是微生物的数量变化与温度有关 , 4月份的温度适宜微生
物的繁殖生长 ,而过高和过低的温度都将抑制微生物的活性和数量的增加 ;也与植物的生长情况有关 [18 ] ,植物
可以通过多种方式改变微生物的生境 ,在土壤环境中释放大量分泌物 (糖类、醇类和酸类等 ) ,其数量约占年光
合作用产量的 10% ～ 20% ,提高土壤中的氧含量 ,同时细根的迅速腐解也向土壤中补充了有机碳 ,提供了微生
物生长繁殖的基质 [34 ] . 4月份正是樟树的生长季节 ,其高生长和地径生长均达到高峰 ,根系相当发达 ,几乎布满
全盆 ,有利于根系分泌物的大量产生和释放 ,从而促进微生物数量的增加 .放线菌的动态变化不同于细菌、真菌
和微生物总数的动态变化 .对照土壤 ( CK)中放线菌的数量在 1月份达到最大 ,而 PAHs污染土壤 ( L1、 L2、 L3 )中
放线菌的最高值出现在 4月份 ,这种时间上的滞后性表明初期 PAHs对放线菌的抑制作用较强 ,后期减弱 ,这
与菲污染对土壤放线菌活性的抑制率最大 [35 ] ,而且抑制率随着时间的推移会下降 [ 23]相似 .微生物总量总体表
现为: 4月> 1月> 7月> 10月 .
图 3　不同 PAHs水平下微生物数量的时间动态变化
Fig. 3　 Evolut ion of microbial number inCinnamomum camphora L. Presl. seedling soil with time
3　结　论
PAHs影响了樟树幼苗土壤微生物的数量及其组成 ,并且其效应随着 PAHs含量、时间等因素的不同而有
所差异 .随着 PAHs含量的增加 ,樟树幼苗土壤中细菌、真菌和微生物总数与对照相比均呈现下降趋势 ;放线菌
的变化无规律 ,有待于进一步研究 .不同 PAHs含量的土壤中 ,樟树幼苗土壤微生物类群以细菌居优势 ,放线菌
次之 ,真菌最少 .随着时间的延长 ,樟树幼苗土壤细菌、真菌和微生物总数呈现先上升后下降的变化趋势 , 4月
份达到最大值 .与对照相比 ,樟树幼苗 PAHs污染土壤中放线菌数量的峰值出现时间上的相对滞后现象 .
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[本文编校:谢荣秀 ]
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