全 文 ：五节芒定居对尾矿砂微生物群落结构的影响＊
陈友静　陈家元　杨静丹　张崇邦＊＊
(台州学院生命科学学院 , 浙江临海 317000)
摘　要　根据五节芒(Miscanthusfloridulus)定居盖度(0、17%、41%、71%和 89%),选择了
5个尾矿砂研究样地 ,并分析了尾矿砂微生物群落结构动态及其与土壤理化特性 、重金属含
量和植物生物量的关系。结果表明:随着五节芒在尾矿砂上的定居 ,除 pH以外 ,尾矿砂的
有机碳 、总氮 、总磷 、NH+4 -N、NO-3 -N、速效磷的含量 、团聚体稳定性和最大持水量均显著性
提高 ,而土壤重金属总量与 DTPA可提取量均显著性下降。主分量分析表明 ,随着五节芒
定居 ,尾矿砂微生物群落总体结构发生了显著变化 ,其中革兰氏阳性细菌 、革兰氏阴性细
菌 、真菌 、放线菌 、菌根菌(16∶1ω5c和 20∶3ω3)、藻类脂肪酸含量以及微生物群落多样性
(香农-维纳指数)均显著提高 ,并且与一些土壤理化特性 ,如 NO-3 -N、速效磷 、团聚体稳定
性 、土壤全氮和五节芒地上 、地下生物量存在着显著或极显著正相关关系 。仅有革兰氏阴
性细菌和菌根菌脂肪酸含量分别与 DTPA-铜呈显著负相关。
关键词　五节芒;尾矿砂;微生物群落;磷脂脂肪酸指纹
中图分类号　Q938.1　文献标识码　A　文章编号　1000-4890(2009)10-2002-07
EfectsofMiscanthusfloridulusinhabitationonmicrobialcommunitystructureinmine
tailings.CHENYou-jing, CHENJia-yuan, YANGJing-dan, ZHANGChong-bang(Schoolof
LifeSciences, TaizhouColege, Linhai317000, Zhejiang, China).ChineseJournalofEcology,
2009, 28(10):2002-2008.
Abstract:FivesamplingsitesofminetailingsinhabitedbyMiscanthusfloriduluswiththecover-
ageof0, 17%, 41%, 71%, and89% wereselectedtoanalyzethedynamicsofmicrobialcom-
munitystructureanditsrelationshipswithminetailings physicalandchemicalproperties, heavy
metalscontents, andplantbiomass.WiththeinhabitationofM.floridulus, theminetailings
organiccarbon, totalnitrogen, totalphosphorus, NH+4 -N, NO-3 -N, andavailablephosphoruscontents, aggregatestability, andmaximum water-holdingcapacityincreasedsignificantly, but
thetotalandDTPA-extractableheavymetalscontentssignificantlydecreased.Theprincipalcom-
ponentanalysisindicatedthatthemicrobialcommunitystructurechangedsignificantlywiththein-
habitationofM.floridulus.TheGram-positivebacterialfatyacids, Gram-negativebacterialfaty
acids, fungalfatyacid, actinomycetefatyacid, mycorhizalfatyacids(16 ∶1ω5cand
20∶3ω3), algalfatyacids, andmicrobialcommunitydiversity(Shannon-Wienerindex)alin-
creasedsignificantlyandhadsignificantpositivecorelationswiththeminetailings totalnitro-
gen, NO-3 -Nandavailablephosphoruscontents, aggregatestability, andtheabovegroundandbelowgroundbiomassofM.floridulus.OnlytheGram-negativebacterialandmycorizalphospho-
lipidfatyacidswerenegativelycorrelatedwithminetailings DTPA-extractableCucontent.
Keywords:Miscanthusfloridulus;minetailings;microbialcommunity;phospholipidfatyacid
profile.
＊台州学院精品成果后续基金项目(2008)和浙江省科技厅新苗人
才培养计划资助项目(2008R40G2170041)。
＊＊通讯作者 E-mail:lhzcb@163.com
收稿日期:2009-03-09　　接受日期:2009-06-22
　　土壤微生物是土壤有机质和土壤养分转化和循
环的动力 ,它参与土壤中有机质的分解 、腐殖质的形
成 、土壤养分转化和循环等过程(Mummeyetal.,
2002)。由于微生物是土壤生态系统最敏感的成
分 ,所以土壤微生物参数的测定常被用于环境监测
(Pennanen, 2001)和土壤质量的评价(Moynahanet
al., 2002;Mummeyetal., 2002;Kelyetal., 2003;
生态学杂志 ChineseJournalofEcology　2009, 28(10):2002-2008　　　　　　　　　　　　　
DOI :10.13292/j.1000-4890.2009.0294
Hofmanetal., 2004)。
传统的土壤微生物研究方法多采用纯培养技术
来分析土壤微生物的数量和组成 ,不仅费时费力 ,而
且这些可培养的微生物仅占土壤微生物总量的 1%
～ 10%左右 ,因而阻碍了人们对微生物群落的总体
认识(Torsviketal., 1996)。近年来 ,一些群落水平
的研究技术已经逐渐地得到普及和推广 ,如磷脂脂
肪酸指纹(PLFA)、群落水平生理指纹(CLPP)、变性
梯度凝胶电泳 (DGGE或 TGGE)、限制性片段长度
多态分析(RFLP或 T-RFLP)等。这些新兴的微生
物生态学研究技术不仅克服了传统技术的局限 ,而
且对于人们认识与评价扰动生态系统的特征 ,尤其
是土壤生态系统的结构与功能发挥具有重要意义。
五节芒 (Miscanthusfloridulus)隶属于禾本科
(Gramineae)的多年生草本植物 ,依赖于种子和根状
茎进行复合繁殖 ,根系发达 、生物量大 ,生长快速 、抗
逆性强 (Pengetal., 2006;Scebbaetal., 2006)。
Chiang(1993)研究了来自污染与非污染环境的五节
芒对重金属 Pb的适应性 ,结果表明 ,来自污染环境
的五节芒对重金属 Pb具有较高的耐性 ,而来自非污
染环境的五节芒对重金属 Pb则不具任何耐性 ,得出
五节芒对重金属的耐性是环境适应的结果 。一些研
究表明 ,五节芒虽然对锰 、镍 、砷和锌具有较强的吸
收能力 ,但均未达到超富集标准 ,被认为属于重金属
耐性植物(周兴等 , 2003;田胜尼等 , 2005;任立民等 ,
2006;孙健等 , 2006)。根据 Boularbah等(2006)的
标准 ,五节芒甚至可能属于重金属超耐性植物 。然
而 ,到目前为止 ,关于五节芒的研究常常集中于地上
生理生态指标方面 ,而对于五节芒定居对矿业废弃
地土壤微生物群落影响的研究仍然缺乏。
本文选择浙江省台州市三门 Pb/Zn冶炼厂附
近尾矿砂堆积地为研究样地 ,在确定五节芒不同分
布梯度的基础上 ,分别收集五节芒根际土壤样品 ,并
采用磷脂脂肪酸指纹 (phospholipidfatyacidpro-
files, PLFA)技术 ,对五节芒定居梯度上的土壤微生
物群落结构及其多样性进行鉴定 ,结合与土壤理化
特性和重金属含量指标的相关分析 ,旨在为认识五
节芒对尾矿砂的改良潜力提供科学依据。
1　材料与方法
1.1　研究地区概况
三门 Pb/Zn冶炼厂位于浙江省台州市三门县
附近(29°02′17″N, 121°38′13″E)。该地的尾矿砂是
在选矿过程中 ,经过矿石的粉碎 ,定向的化学浸提和
浮选等一系列操作后被遗弃的矿石残余物。其成分
以沙粒和粉粒为主 ,重金属含量高 ,有机质极其贫
乏。我们通过对三门 Pb/Zn冶炼厂的尾矿砂堆积
地上的植被进行了调查 ,发现五节芒在尾矿砂堆积
地上已成功地自然定居 ,生长良好 ,覆盖了整个尾矿
砂堆积地面积的 80%以上 ,并且在早期定居的地段
(尾矿砂堆积地边缘)上还有零星的葛藤(Pueraria
lobata)、白茅 (Imperatacylindrica)、芦竹 (Arundo
donax)等植物分布于五节芒种群落中。
1.2　样地确定与样品收集
2006年 7月 ,根据五节芒的定居盖度 ,选择了 4
个定居梯度 RI、RII、RII、RIV, 盖度分别为 17%、
41%、71%和 89%,同时设置未定居裸地 BG为对
照 ,总计 5个梯度。在每个梯度上 ,分别选择 5个重
复样地。在每个样地中 ,首先用收割法收集 1 m×1
m样方中的地上植物 ,去除上一年枯死部分 ,剪成小
段 ,分别放在牛皮纸档案袋中 。然后挖出植物根系 ,
采用手抖法进行收集根际土壤 ,即拔出根系 ,抖掉与
根系粘附程度较小的土粒 ,然后紧密附着在根上的
土即为根际土壤(Baudoinetal., 2002)。将根际土
样马上过筛(2 mm),分装在 2个塑料封口袋中。与
此同时 ,对收集的根系和根状茎进行清洗 ,剪切后同
样放在牛皮纸档案袋中 。运回实验室后 ,一份土样
保存在 -20 ℃冰箱中用于分析微生物群落指标 ,另
一份放在室温下风干。土壤理化 、重金属指标和五
节芒生物量的具体测定方法详见张崇邦等(2009)。
1.3　土壤微生物磷脂脂肪酸分析
磷脂脂肪酸分析参见 White等(1979),主要分
析过程为:将 3 g鲜土样品分别放于 50 ml带螺旋盖
的离心管中 ,用相应的混合液(氯仿 /甲醇 /柠檬酸
盐缓冲液)提取 ,过夜分离 , 过柱纯化 (SPE-Si柱 ,
Phenomenex, USA),最后用甲醇洗脱极性磷脂 ,放在
-20 ℃冰箱保存 ,待分析。
加 100 μl的内标(C19∶0, Sigma-Aldrich)到吹
干样品中 ,用 0.2 mol· L-1 KOH溶液在 37 ℃下甲
脂化甲酯化的脂肪酸用气相色谱(GC7890, Agilent
Technologies, Bracknel, UK)和质谱检测器 (5973N
MSD, AgilentTechnologies)进行分析 (升温度程序
为:80 ℃保持 1 min、然后以 15 ℃· min-1提高到
170 ℃,再以 5 ℃· min-1提高到 280 ℃,并保持 5
min)。磷脂脂肪酸的鉴定是通过与磷脂脂肪酸混
合标准品(FAME, C4-C24, 18919-1 AMP, Supelco)进
2003陈友静等:五节芒定居对尾矿砂微生物群落结构的影响
行比对来实现 ,每种脂肪酸的构象 、双键位置和侧链
识别通过质谱数据库(Chem-StationDataSystem)进
行检测。脂肪酸含量根据内标的峰面积 ,再结合
Abaye等(2004)建议的公式进行计算。脂肪酸命名
按 Zeles等(1994)的原则进行。
在本研究中 ,共检测到 26种磷脂脂肪酸 ,根据
已有的研究资料(Nordbyetal., 1981;Zhangetal.,
2006),这些脂肪酸所代表的微生物类群分别包括
革兰氏阴性细菌 (14∶1, 15∶1, 17∶1ω7, cy17∶0,
18∶1ω9t, cy19∶0)、革兰氏阳性细菌(10∶0, 11∶0,
12∶0, 13∶0, 14∶0, 15∶0, 16∶0, 17∶0, 18∶0, 20∶0)、真
菌(18∶2ω6, 9t)、菌根菌(16∶1ω5c, 20∶3ω3)、藻类
(20∶5ω3)和未知脂肪酸(20∶1, 22∶1ω9, 24∶0)。不
同样地土壤微生物群落多样性根据脂肪酸的峰面积
和香农 -维纳指数(H=-∑pilnpi)计算。
1.4　数据分析
采用 SPSS10.0统计软件对所测定的数据首先
进行单因素方差分析(one-wayANOVA), 并进行
LSD检验(P=0.05)。微生物群落组成成分与土壤
理化特性 、重金属和五节芒生物量之间的关系通过
计算 Pearson相关系数进行分析。利用主分量方法
(principalcomponentsanalysis, PCA)对土壤微生物
群落参数进行分析 ,得出前 2个主成分的分值 ,并根
据该分值画出二元平面图 ,考察土壤微生物群落参
数能否有效区分不同的研究样地 ,进而说明五节芒
定居对微生物群落的综合影响 。
2　结果与分析
2.1　土壤理化性质和重金属含量的动态变化
从表 1可以看出 ,五节芒地上与根系生物量均
随着定居程度呈显著增加趋势 ,尤其是在 RIV样地
地上与根系生物量竟分别高达 2260.28、1111.36 g
· m-2 。五节芒根际土壤有机碳在 4个定居样地的
积累量分别是裸露尾矿砂样地的 1.6、2.3、3.1和
5.6倍。与裸露尾矿砂样地相比 , 4个五节芒定居地
土壤有机碳 、总氮 、总磷 、NH+4 -N、NO-3 -N和速效磷
含量 、土壤团聚体稳定性以及最大持水量也不同程
度地显著性提高 ,而土壤 pH却没有发生显著性变
化。
　　五节芒根际土壤的重金属无论是总量还是 DT-
PA可提取量均以铅和锌最高 , 分别为 2630.2 ～
159.0和 4637.2 ～ 599.8 mg· kg-1 ,表明铅和锌是
主要重金属污染源(表 2)。与裸露尾矿砂样地相
比 , 4个五节芒定居地土壤重金属含量(包括总量和
DTPA可提取量)均随着五节芒的定居程度显著性
下降(表 3)。相关分析表明 ,五节芒地上 、根系生物
量分别与土壤 DTPA-Pb含量呈显著性负相关(地上
生物量-DTPA-Pb:R=-0.560, P<0.05;根系生物
量-DTPA-Pb:R=-0.559, P<0.05)。
2.2　微生物群落结构的动态变化
从图 1可以看出 ,随着五节芒定居程度的增大 ,
表 1　不同五节芒定居盖度下土壤理化特性和五节芒生物量的变化
Tab.1　Changesinsoilphysico-chemicalpropertiesandplantbiomassunderdiferentMiscanthusfloriduluscoverage(n=5)
理化特性 有机碳(g· kg-1)
总氮
(g· kg-1)
总磷
(g· kg-1)
NH+
4
-N
(mg·
kg-1)
NO-
3
-N
(mg·
kg-1)
速效磷(mg·
kg-1)
pH 团聚体稳定性(%)
最大持水量(%)
地上生物量
(g· m-2)
根系生物量
(g· m-2)
BG 8.18 e 0.08 d 0.16 d 6.84 e 1.79 e 0.36 c 7.26 a 1.31 e 16.18 d 0 e 0 e
RI 12.85 d 0.11 d 0.32 c 9.51 c 4.23 d 0.38 c 7.20 a 7.02 d 24.47 c 24.75 d 11.26 d
RI 18.67 c 0.14 c 0.57 b 7.97 d 12.90 c 0.46 c 7.14 a 13.89 c 28.47 b 80.08 c 38.49 c
RII 24.57 b 0.26 b 0.56 b 14.20 b 28.81 b 0.58 b 7.03 a 24.22 b 32.62 a 581.04 b 285.01 b
RIV 45.52 a 0.50 a 0.94 a 16.88 a 43.48 a 0.90 a 7.08 a 33.35 a 33.48 a 2260.28 a 1111.36 a
数据为 5个重复样品的平均值 ,同行不同小写字母表示各样点间差异显著。
表 2　不同五节芒定居盖度下土壤重金属的分布
Tab.2　ThedistributionofheavymetalsinsoilsunderdifferentMiscanthusfloriduluscoverage(mg· kg-1 , n=5)
重金属含量 总 Pb 总 Zn 总 Cu 总 Cd DTPA-Pb DTPA-Zn DTPA-Cu DTPA-Cd
BG 2630.19 a 4637.16 a 91.32 a 31.68 a 52.54 a 405.19 a 29.34 a 2.87 a
RI 870.12 b 1366.15 b 37.29 b 9.14 b 16.79 b 109.94 b 11.83 b 0.83 b
RI 320.74 c 1088.56 c 30.01 c 6.49 c 13.17 c 89.55 c 10.00 b 0.68 c
RII 170.58 d 708.06 d 28.87 d 5.06 c 11.40 d 37.53 e 2.66 c 0.48 e
RIV 158.99 e 599.77 e 21.96 e 3.38 d 10.46 d 46.06 d 2.18 c 0.56 d
DTPA-Pb, -Zn, -Cu和-Cd分别为二乙三胺五乙酸可提取的重金属含量。
2004 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生态学杂志　第 28卷　第 10期　
图 1　不同五节芒定居盖度土壤细菌 、真菌和放线菌脂肪酸
的分布
Fig.1　 Distributionofbacterial, fungalandactinomycete
fatyacidcontentsinsoilsunderdiferentMiscanthusflorid-
uluscoverage
不同字母表示测定数据在各样地之间差异显著 ,以下各图相同。
土壤微生物群落结构发生了显著性变化。革兰氏阳
性 、阴性细菌 、菌根菌和藻类的脂肪酸含量均逐渐提
高 ,尤其是在 RII和 RIV样地土壤中提高最显著 ,革
兰氏阳性细菌的脂肪酸含量达到 0.00133、0.00175 ng
· g-1干土 ,分别是未定居样地的 2.4和 3.1倍;阴性
细菌的脂肪酸含量达到 0.000048、0.000052 ng· g-1
干土 ,分别是未定居样地的 2.4和 2.6倍。
　　在 5个节芒定居盖度样地中 , 土壤真菌
(18∶2ω6, 9t)和放线菌(10Me18∶0)的脂肪酸含量也
发生了显著变化 ,但与细菌不同 ,土壤真菌和放线菌
的脂肪酸含量在 RII样地中均达到最大值 ,分别为
0.000139和 0.000057 ng· g-1干土 ,而后在 RIV样
地中虽然变化不显著 ,但均有所下降(图 1)。不同
的是土壤菌根菌 (16∶1ω5c和 20∶3ω3)和藻类
(C20∶5ω3)脂肪酸含量的变化一致 ,最大值出现在
RIV样地中 , 其脂肪酸含量 分别为 0.00116、
0.000034和 0.000004 ng· g-1干土(图 2)。
2.3　微生物群落多样性动态变化
土壤微生物群落多样性随着五节芒的定居发生
了显著性变化 ,最大值出现在 RII和 RIV样地中 ,
分别为 1.44和 1.45,相当于未定居裸地的 1.3倍左
右(图 3)。在 26种脂肪酸中 ,代表着革兰氏阳性细
菌(C10∶0、C12∶0、C18∶0、C20∶0)、真菌脂肪酸(18∶
2ω6, 9)和菌根菌(C20∶3ω3)的标识性脂肪酸在不
同五节芒定居盖度样地中均为优势菌群 ,对多样性
的波动影响较大。
2.4　微生物群落组成与环境因素的动态关系
从表 3可以看出 ,土壤总氮 、总磷 、NO-3 -N、速效
磷(革兰氏阳性细菌除外)、团聚体稳定性和最大田
间持水量与土壤微生物群落中的细菌(包括革兰氏
阴性细菌和阳性细菌)、真菌和群落多样性均展示
了显著或极显著正相关关系 。同时微生物群落多
样性也与五节芒的生物量呈现了显著性正相关关
2005陈友静等:五节芒定居对尾矿砂微生物群落结构的影响
表 3　微生物群落组成与土壤和植物特性的相关性
Tab.3　Relationshipsbetweenmicrobialcommunitycomponentsandsoilproperties
指标 阴性细菌 阳性细菌 真菌 放线菌 藻类 C16∶1ω5 C20∶3ω3 H
有机碳 ns ns ns ns ns ns 0.587＊ ns
总氮 0.703＊＊ 0.686＊＊ 0.549＊ ns ns 0.771＊＊ 0.742＊ 0.437＊
总磷 0.508＊ 0.552＊ ns ns ns 0.838＊＊ 0.642＊ 0.516＊
NH+4 -N ns ns ns ns ns 0.735＊＊ 0.525＊ ns
NO-3 -N 0.646＊＊ 0.614＊ ns ns ns 0.861＊＊ 0.73＊＊ 0.678＊＊
速效磷 0.696＊＊ 0.67＊＊ 0.603＊ ns ns 0.855＊＊ 0.783＊＊ 0.527＊
pH ns ns ns ns ns ns ns ns
团聚体稳定性 0.722＊＊ 0.699＊＊ 0.582＊ ns ns 0.846＊＊ 0.813＊＊ 0.665＊
田间持水量 0.613＊ 0.581＊ 0.624＊ 0.53＊ ns 0.58＊ 0.706＊＊ 0.573＊
地上植物生物量 ns ns ns ns ns 0.971＊＊ 0.593＊＊ 0.519＊
地下植物生物量 ns ns ns ns ns 0.971＊＊ 0.593＊＊ 0.648＊
DTPA-Cu -0.526＊ ns ns ns ns -0.570＊ -0.582＊ ns
只列出对标识性脂肪酸产生显著影响的重金属;ns为相关性不显著 , ＊ P<0.05;＊＊ P<0.01。
系 。放线菌仅与最大田间持水量显著正相关关系 。
除了 pH以外 , 2种菌根菌脂肪酸含量几乎与其他土
壤理化特性均呈现显著或极显著正相关关系。藻类
脂肪酸含量与所测定的理化特性没有任何显著关
系 。在所测定的 4个土壤重金属(Pb、Zn、Cu和 Cd
的总量和有效态含量)指标中 ,除了有效铜分别对
革兰氏阴性细菌 、菌根菌(16∶1ω5c和 20∶3ω3)脂肪
酸含量呈负相关以外 ,其他重金属对标识性脂肪酸
及多样性均未有显著性影响(数据省略)。
2.5　土壤微生物群落的主分量分析
在以土壤革兰氏阴性细菌 、革兰氏阳性细菌 、真
菌 、放线菌 、菌根菌 、藻类的脂肪酸含量以及多样性
为原始变量参数的主分量分析过程中 ,以特征值大
于 1为标准 ,共得到 3个主成分 ,其中前 2个主成分
(PC1和 PC2)分别解释了原始变量信息的 74.46%
和 22.45%(图 4)。上述 8种微生物群落参数的总
体分值清楚地将 4个研究样地分做 2个类型 ,即未
定居裸地(BG)、定居样地 RI和 RI较相似 ,聚为一
图 4　土壤微生物群落主分量分析
Fig.4　Principalcomponentsanalysisofmicrobialcommu-
nityinfivesamplingsites
种类型;样地 RII和 RIV相似 , 聚为第 2种类型。
各样地沿着 PC1轴的正方向依次排列 ,反映了随着
五节芒的定居程度的提高土壤微生物群落的总体组
成正在发生显著性变化。根据 PCA得出的相关距
阵表明 ,随着五节芒定居程度的提高 ,土壤菌根菌 、
革兰氏阴性细菌 、真菌和放线菌在区分样地类型中
发挥着重要作用 ,其与主成分 PC1的相关系数分别
为:0.975、0.955、0.953、0.938。
3　讨　论
3.1　五节芒定居对尾矿砂营养条件和重金属有效
性的影响
尾矿沙是在选矿过程中 ,通过矿石的粉碎 ,定向
的化学浸提和浮选后被遗弃的矿石提取残余物。其
成分以沙粒和粉粒为主 ,重金属含量高 、有机质极其
贫乏 ,是一种极难治理的矿业废弃地类型(束文胜
等 , 2003;衣德强等 , 2006)。本研究表明:五节芒在
尾矿砂上的定居显著提高了土壤有机碳 、总氮 、总
磷 、NH+4 -N、NO-3 -N和速效磷的含量 ,强化了土壤团
聚体稳定性 ,表明五节芒对尾矿砂营养条件的改善
作用(Vangronsveldetal., 1996;Kelyetal., 2003)。
另外 ,土壤重金属全量和 DTPA可提取量也随着五
节芒在尾矿砂土壤上的定居逐渐下降 ,说明五节芒
定居有效地降低了土壤重金属可获得性 ,其主要原
因可能与土壤有机质含量的显著性提高有关 。研究
表明 ,土壤有机质或根系分泌物通过螯合作用可以
有效降低重金属的可获得性(Chlopecka, 1996;Zim-
mermann＆Frey, 2002)。另外 ,这种现象也可能与
五节芒对重金属的吸收有密切关系 ,尽管五节芒不
属于重金属超富集植物 ,但对污染土壤中的铅 、锌等
2006 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生态学杂志　第 28卷　第 10期　
重金属均具有较强的吸收能力(周兴等 , 2003;任力
民等 , 2006;孙键等 , 2006;王江等 , 2008)。
3.2　五节芒定居对尾矿砂微生物群落结构的影响
细胞膜中的磷脂脂肪酸是不仅可以用做微生物
生物量的测定 ,而且也可以在大的类群方面表征一
些微生物的判别(Zelesetal., 1994)。在本研究中 ,
共检测到 26种磷脂脂肪酸 ,绝大多数脂肪酸的含量
在五节芒定居样地中均高于未定居裸地 ,这一点证
实了 Kely等 (2002)和 Zhang等(2006)的研究结
果 ,即植被恢复能有效地改善包括尾矿砂在内的重
金属矿业废弃地的微生物繁殖与生长 。一些标识性
脂肪酸 ,如革兰氏阳性细菌 、革兰氏阴性细菌 、真菌 、
放线菌 、菌根菌(16∶1ω5和 20∶3ω3)均一致性地随
着五节芒的定居而提高 ,并且均不同程度地与土壤
中的 NO-3 -N、速效磷 、团聚体稳定性 、土壤全氮 、五
节芒地上和地下生物量展示了显著或极显著正相关
关系 ,这一方面证实了王江等(2008)的研究结果 ,
另一方面也说明这些标识性脂肪酸完全可以作为反
映尾矿砂条件改善的敏感指标 ,上述标识性脂肪酸
的主分量分析结果也证明了这一点 。然而 ,只有
DTPA-铜分别与革兰氏阴性细菌 、菌根菌(16∶1ω5
和 20∶3ω3)脂肪酸含量呈显著负相关 ,说明上述标
识性脂肪酸所代表的微生物可能对重金属胁迫已经
产生了相应的耐性。
3.3　五节芒定居对尾矿砂微生物群落多样性的影
响
研究表明 ,植物生长及其组成与土壤微生物群
落结构和多样性存在着密切关系 ,其影响机制主要
在于:植物在生长过程中 ,可以向根际土壤中释放多
种多样的分泌物或植物碎片裂解物 ,这些化合物支
撑着不同营养需求的微生物生长与繁殖(Graystonet
al., 2001;Kourtevetal., 2003)。在五节芒定居样地
(RI、RI、RII和 RIV)中 ,尽管一些植物如葛藤 、白
茅 、芦竹等也有一定的分布 ,但与五节芒相比仍然微
不足道 ,再加上微生物群落多样性与五节芒地上和
地下生物量存在着显著相关性 ,所以推测微生物群
落多样性的提高可能与五节芒根系分泌物的影响有
关 。另一方面 ,代表土壤菌根菌的脂肪酸(16∶1ω5c
和 C20∶3ω3)含量也显著性提高了 ,表明五节芒定
居促进了菌根菌的繁殖 ,进而更有利于今后共生性
植物在尾矿砂上的进一步定居(Frostegårdetal.,
1993;Kelyetal., 2003)。同时 ,代表着藻类的脂肪
酸含量(C20∶5ω3)也随着五节芒的定居显著性提
高 ,说明五节芒的定居间接地促进了尾矿砂的氮素
循环 。近年来的研究表明 ,土壤藻类由于具有固氮
酶 ,能直接从大气中获取氮气并将其转化为植物可
利用的氨 ,在营养贫瘠生态系统的氮素积累中扮演
着重 要 的 角 色 (Aranibaretal., 2003;López-
Hernándezetal., 2006)。
总之 ,与未定居裸地相比 ,土壤环境条件 、细菌
脂肪酸总量 、革兰氏阳性细菌总量 、革兰氏阴性细菌
总量 、菌根菌总量 、真菌 、放线菌 、藻类脂肪酸含量以
及微生物群落多样性在定居地均显著性提高 ,并且
与一些土壤理化特性 ,如 NO3 --N、速效磷 、团聚体
稳定性 、土壤全氮和五节芒地上 、地下生物量存在着
密切关系 。这些结果均表明 ,五节芒定居于尾矿砂
堆积地上显著地改善了尾矿砂微生物群落结构 ,提
高了微生物群落多样性 。作为备选的重金属耐性植
物 ,五节芒已显示了其较大的应用潜力 。
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作者简介　陈友静 , 女 , 1988年生 , 环境科学专业。 E-mail:
cyjqiu1127@tzc.edu.cn
责任编辑　魏中青
2008 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　生态学杂志　第 28卷　第 10期