全 文 ：第 ３６ 卷第 １３ 期
２０１６年 ７月
生 态 学 报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１３
Ｊｕｌ．，２０１６
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
基金项目：科技部支撑计划资助项目 （ ２０１２ＢＡＥ０１Ｂ０２）；国家 ９７３ 计划资助项目 （ ２０１２ＣＢＡ０１２００）；南昌大学研究生创新专项资助项目
（ｃｘ２０１２００４）
收稿日期：２０１４⁃１１⁃１８； 　 　 修订日期：２０１５⁃０６⁃２９
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｗｌ６９０９０２＠ ｈｏｔｍａｉｌ．ｃｏｍ
ＤＯＩ： １０．５８４６ ／ ｓｔｘｂ２０１４１１１８２２８０
陈熙，刘以珍，李金前，葛刚，吴兰，李永绣．稀土尾矿土壤细菌群落结构对植被修复的响应．生态学报，２０１６，３６（１３）：３９４３⁃３９５０．
Ｃｈｅｎ Ｘ， Ｌｉｕ Ｙ Ｚ， Ｌｉ Ｊ Ｑ， Ｇｅ Ｇ， Ｗｕ Ｌ， Ｌｉ Ｙ Ｘ．Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ａ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ
Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，３６（１３）：３９４３⁃３９５０．
稀土尾矿土壤细菌群落结构对植被修复的响应
陈　 熙１，２，刘以珍１，李金前１，葛 刚１，吴 兰１，∗，李永绣１
１ 南昌大学生命学院，南昌　 ３３００３１
２ 江西金达莱环保股份有限公司，南昌　 ３３００３１
摘要：选用赣州⁃安远稀土弃废尾矿及其不同植被修复的堆浸田为研究对象，调查废弃尾矿及 ６ 种不同植被修复方案下土壤理
化性质的变化，并利用变性凝胶梯度电泳（ＤＧＧＥ）技术，分析土壤微生物群落结构对植被修复的响应。 结果表明：与未修复尾
矿土壤相比，经不同植被修复后的土壤理化性质均得到明显改良，其中土壤含水量、有机质含量均比未修复尾矿土壤增加 ２—３
倍。 微生物群落结构分析表明，植被修复后土壤微生物群落与废弃尾矿土壤微生物群落亲缘度仅为 ０．２１，表明植被修复后，土
壤微生物群落结构发生了明显变化，且微生物多样性、均匀度、丰富度与未修复尾矿土壤相比均有了明显的提高。 而在不同植
被修复方案中，以湿地松和山胡椒为优势群落的两种植被修复方案对土壤改良效果最为明显，这两种修复方案不仅能显著改善
土壤的固水性、有机质含量，并且对微生物群落的改善作用也最为显著。 典范对应分析表明，废弃尾矿土壤微生物群落结构受
土壤 ｐＨ影响最为显著，而植被修复后土壤微生物群落的环境影响因子则转变为含水量、有机质、有机碳及总磷含量。 进一步
揭示了微生物在植被修复过程中所起到的重要作用，并为矿山生态重建过程中的土壤改良工作提供了丰富的理论依据。
关键词：赣州；稀土废弃尾矿；微生物群落多样性；变性梯度凝胶电泳（ＤＧＧＥ）
Ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｏｆ ａ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｔｏ
ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ
ＣＨＥＮ Ｘｉ１，２， ＬＩＵ Ｙｉｚｈｅｎ１， ＬＩ Ｊｉｎｑｉａｎ１， ＧＥ Ｇａｎｇ１， ＷＵ Ｌａｎ１，∗， ＬＩ Ｙｏｎｇｘｉｕ１
１ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎ Ｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００３１，Ｃｈｉｎａ
２ Ｊｉａｎｇｘｉ Ｊｉｎｄａｌａｉ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｃｏｍｐａｎｙ Ｌｉｍｉｔｅｄ，Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００３１，Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｏｎ⁃ａｂｓｏｒｂｅｄ⁃ｔｙｐｅ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ｔｈａｔ ａｒｅ ｌｏｃａｔｅｄ ｉｎ Ｇａｎｚｈｏｕ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｍｉｎｅｄ ｏｎ ａ ｌａｒｇｅ ｓｃａｌｅ ｓｉｎｃｅ ｔｈｅ
１９７０ｓ ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅｉｒ ｗｉｄｅ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ， ｈｉｇｈ ｒｅｓｅｒｖｅｓ， ａｎｄ ｅａｓｙ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ． Ｔｈｅ ｄｅｐｏｓｉｔｓ ａｒｅ ｅｘｔｒａｃｔｅｄ ｌｏｃａｌｌｙ ｂｙ ｈｅａｐ
ｌｅａｃｈｉｎｇ ａｎｄ ｐｒｏｃｅｓｓｅｄ ｔｈｒｏｕｇｈ ｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ． Ｈｅａｐ ｌｅａｃｈｉｎｇ ｈａｓ ｈｉｇｈｅｒ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｔｈａｎ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ
ｍｅｔｈｏｄｓ， ｂｕｔ ｉｔ ｃａｎ ｓｔｒｉｐ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ａｔ ｔｈｅ ｍｉｎｅ ａｎｄ ａｌｔｅｒ ｓｅｖｅｒｅｌｙ ｔｈｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｂａｌａｎｃｅ． Ａｄｄｉｔｉｏｎａｌｌｙ， ｔｈｅ ｒｅｓｉｄｕｅ ｏｆ
ａｍｍｏｎｉｕｍ ｓｕｌｆａｔｅ ｈａｓ ａｎ ｉｍｐａｃｔ ｏｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｗａｔｅｒ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｆｔｅｒ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，
ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｈａｓ ｂｅｃｏｍｅ ａｎ ｉｎｄｉｓｐｅｎｓａｂｌｅ ｔａｓｋ．Ｍｉｃｒｏｏｒｇａｎｉｓｍｓ ａｒｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ
ｓｏｉｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ； ｔｈｅｙ ｐｒｏｍｏｔｅ ｓｔａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍｓ ｂｙ ａｄｊｕｓｔｉｎｇ ｔｈｅ ｆｕｎｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ． Ｎｕｔｒｉｅｎｔｓ ａｎｄ
ｍｉｃｒｏｂｅｓ ｉｎ ａｎ ｅｃｏｓｙｓｔｅｍ ｈａｖｅ ｅｎｏｒｍｏｕｓ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｒｅｐａｉｒ． Ｈｏｗｅｖｅｒ， ｑｕｅｓｔｉｏｎｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｈｏｗ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｒｅｓｐｏｎｄｓ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｏｒ ｈｏｗ ｔｏ ｄｅｖｅｌｏｐ ａ ｍｕｔｕａｌｌｙ ｂｅｎｅｆｉｃｉａｌ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｗｉｔｈｉｎ
ｔｈｅ ｐｌａｎｔ⁃ｍｉｃｒｏｂｅ⁃ｓｏｉｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｄｕｒｉｎｇ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｄｏ ｎｏｔ ｙｅｔ ｈａｖｅ ｃｌｅａｒ
ａｎｓｗｅｒｓ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｈｏｗ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ⁃ｍｉｃｒｏｂｅ⁃ｓｏｉｌ ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ Ａｎ
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
Ｙｕａｎ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｄ ｔｈｅ ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｆｔｅｒ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｉｔ
ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｈｏｗ ｂａｃｔｅｒｉａ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｄｕｒｉｎｇ ｔｈｅ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｏｎ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ． Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ，
Ｇａｎｚｈｏｕ⁃ＡｎＹｕａｎ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ ａｒｅａ ａｎｄ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ａｒｅａｓ ｕｎｄｅｒｇｏｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ
ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔｕｄｙ ｓｉｔｅｓ． Ｗｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｓｏｉｌ ｉｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｔａｉｌｉｎｇ ａｒｅａ ａｎｄ ｉｎ ｓｉｘ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ａｒｅａｓ ａｎｄ
ｕｓｅｄ ｄｅｎａｔｕｒｅｄ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｇｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｃａｎｏｎｉｃａｌ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｔｏ ｉｌｌｕｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｏｆ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ． Ｆｉｎａｌｌｙ， ｗｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｈｏｗ ｓｏｉｌ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｒｅｓｐｏｎｄｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ
ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ．Ｏｒｉｇｉｎａｌ ｓｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｍｉｎｅｓ ｗａｓ ｓｅｖｅｒｅｌｙ ｄａｍａｇｅｄ ｂｙ ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ． Ｏｒｉｇｉｎａｌ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｈａｄ
ｐｏｏｒ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｈｉｇｈ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ｉｏｎ ｃｏｎｔｅｎｔ， ａｎｄ ｌｏｗ ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ
ｅｖｅｎｎｅｓｓ． Ｓｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｉｎ ａｒｅａｓ ｕｎｄｅｒｇｏｉｎｇ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ
ｔｈｅ ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｓｏｉｌ ｗｉｔｈｏｕｔ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ， ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ２—３
ｔｉｍｅｓ ａｆｔｅｒ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ． Ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｆｔｅｒ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａｌ
ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｃｈａｎｇｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ； ｔｈｅ ｒｅｌａｔｅｄｎｅｓｓ ｄｅｇｒｅｅ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｗａｓ ｏｎｌｙ ０．２１ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ
ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｏｉｌ， ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ， ｅｖｅｎｎｅｓｓ， ａｎｄ ａｂｕｎｄａｎｃｅ ｗｅｒｅ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｔａｉｌｉｎｇ ｓｏｉｌｓ． Ａｍｏｎｇ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅｓ， ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ
ｓｃｈｅｍｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｈｉｇｈｅｓｔ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓｏｉｌ ｑｕａｌｉｔｙ ｕｔｉｌｉｚｅｄ Ｐｉｎｕｓ ｅｌｌｉｏｔｔｉｉ ａｎｄ Ｌｉｎｄｅｒａ． Ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｓｃｈｅｍｅｓ ｎｏｔ ｏｎｌｙ
ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ ａｎｄ ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｔｈｅｙ ａｌｓｏ ｉｍｐｒｏｖｅｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｉｎ ｔｈｅ
ｓｏｉｌ． Ｃａｎｏｎｉｃａｌ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｏｆ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎａｌ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ
ｔａｉｌｉｎｇｓ ｗａｓ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｓｏｉｌ ｐＨ， ａｎｄ ｏｎｃｅ ｔｈｅ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｗａｓ ｒｅｓｔｏｒｅｄ， ｔｈｅ ｍａｉｎ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｗｅｒｅ
ｒｅｐｌａｃｅｄ ｂｙ ｓｏｉｌ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｏｒｇａｎｉｃ ｍａｔｔｅｒ， ｏｒｇａｎｉｃ ｃａｒｂｏｎ， ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ ｃｏｎｔｅｎｔ． Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ｆｕｒｔｈｅｒ ｒｅｖｅａｌｓ
ｔｈａｔ ｍｉｃｒｏｂｅｓ ｐｌａｙ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｒｏｌｅ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｐｒｏｖｉｄｅｓ ａ ｒｉｃｈ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ｂａｓｉｓ ｆｏｒ
ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒａｒｅ ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇｓ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ｇａｎｚｈｏｕ； ｒａｒｅ⁃ｅａｒｔｈ ｔａｉｌｉｎｇ； ｍｉｃｒｏｂｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； ＤＧＧＥ（Ｄｅｎａｔｕｒｅｄ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｇｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）
南方离子型稀土矿自 ２０世纪 ７０年代在赣州被发现以来，因其分布广、储量高、易提取等特点而被大规模
开采［１］，目前南方离子型稀土矿的主要开采技术包括池浸法、堆浸法、原位浸析法［２］。 堆浸法作为运用最为
广泛的开采方法，可利用地形筑堆，就地浸提，集中生产，因此有着较高的提取效率［３］，但开采需剥离山体表
层植被并进行“搬山运动”，使矿山生态平衡受到严重破坏，而开采后残留的硫酸铵浸提液也会对稀土尾矿的
土壤及水环境产生影响，因此对受破坏稀土尾矿进行生态修复已经成了不可缺少的重要任务。
植被修复作为生态修复中的主体内容，在稀土矿山尾矿的生态修复过程中得到了广泛运用。 稀土尾矿土
壤营养匮乏、固水性差、含砂量高的极端环境特点给植被修复带来不利的影响［４］，因此土壤基质的改良在植
被修复的过程中尤为关键。 土壤微生物作为土壤生态系统中的重要组成部分，参与植物与土壤间营养物质及
能量的流通［５］，在土壤基质改良过程中起到重要的作用。 相关研究表明，土壤微生物群落结构受植被类型、
数量影响显著［６］。 然而在植被修复过程中土壤微生物群落如何进行响应，植被⁃土壤养分⁃微生物系统在稀土
尾矿修复中如何相互促进，目前国内外鲜有报道。
本研究通过分析堆浸工艺开采的矿山经不同模式植被修复后土壤微生物群落结构分布规律，并通过与未
修复样地土壤相比较，分析稀土尾矿微生物群落结构对植被修复的响应，为矿山生态重建过程中的土壤改良
工作提供参考。
１　 材料与方法
１．１　 研究区概况及样品采集
研究区域为安远中重稀土规划矿区，该矿区位于赣州市安远县北部约 ３０ ｋｍ，总面积约 ３９５ ｋｍ２，为首批
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国家规划稀土矿区。 属亚热带湿润季风气候区，光照充足，雨量充沛。 整体植被修复于 ２０１３ 年 ５ 月进行，植
被修复在安远县板石镇岗下工区一处堆浸开采矿山的堆浸田进行（２５°１６′３７．００″Ｎ， １１５°２６′１８．０８″Ｅ），待修复
样地土壤为黄色、砂质，粘性较弱。 将待修复样地进行 ６种不同的植被修复模式，并选取一处未修复样地为对
照。 每种修复模式重复 ３次，以田垅相隔。 每种修复模式面积约 ０．９ ｋｍ２，总修复面积为 ５．４ ｋｍ２。 各植被修
复方案主要种植植被见表 １，植物种植间距为 １．５—２ ｍ，各方案种植密度约为 １２００—１３００ 株 ／ ｋｍ２木本植物和
１４０００—１９０００株 ／ ｋｍ２草本植物。 植被种植后需按照不同植物习性定期进行除草、扩穴、松土、培蔸等维护
工作。
表 １　 植被修复方案
Ｔａｂｌｅ １　 Ｖｅｇｅｔａｔｉｏｎ ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ ｓｃｈｅｍｅ
样地 Ｓｉｔｅ 植物名称 Ｐｌａｎｔ Ｎａｍｅ 植物性状 Ｐｌａｎｔ Ｔｒａｉｔｓ
Ａ 湿地松（Ｐｉｎｕｓ ｅｌｌｉｏｔｔｉｉ）、芒（Ｍｉｓｃａｎｔｈｕｓ ｓｉｎｅｎｓｉｓ Ａｎｄｅｒｓｓ） 常绿针叶乔木、多年生高大草本
Ｂ 木荷（Ｓｃｈｉｍａ ｓｕｐｅｒｂａ）、芒萁（Ｄｉｃｒａｎｏ ｐｔｅｒｉｓ ｐｅｄａｔａ） 常绿阔叶乔木、多年生草本
Ｃ 油茶（Ｃａｍｅｌｌｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａ Ａｂｅｌ．）、芒 常绿阔叶灌木、多年生高大草本
Ｄ 脐橙（Ｃｉｔｒｕｓ ｓｉｎｅｎｓｉｓ （Ｌ．） Ｏｓｂｅｃｋ）、百喜草（Ｐａｓｐａｌｕｍ ｎａｔａｔｕ） 常绿阔叶灌木、多年生矮小草本
Ｅ 桉（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）、百喜草 常绿阔叶乔木、多年生矮小草本
Ｆ 山胡椒（Ｌｉｎｄｅｒａ ｇｌａｕｃａ （Ｓｉｅｂ． ｅｔ Ｚｕｃｃ．） Ｂｌ．）、百喜草 落叶阔叶灌木、多年生矮小草本
土壤样品采集于经两个月修复后的 １３ 年 ９ 月，采样以 “Ｓ”型 ５ 点混合法的取样方式使用环刀对 ０—１５
ｃｍ样地表层土壤进行取样，每样地各取 ４份平行样，共取 ２８ 份样品。 将样品装入已标记的自封袋中带回实
验室，将土壤样品过 ４０目筛，去除石块、昆虫残体，植物残根等杂质后，取部分样品参照《土壤农业化学分析方
法》 ［７］：使用电位法测定土壤 ｐＨ；７０℃过夜烘干法测定土壤含水量（Ｓｏｉｌ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ，简称 ＳＭ）；５００℃ 马弗炉法
测定土壤去灰分干重（Ａｓｈ Ｆｒｅｅ Ｄｒｙ Ｍａｓｓ，简称 ＡＦＤＭ），用来表示土壤中的有机质含量；Ｅａｓｙｃｈｅｍ流动注射分
析仪测定土壤氨态氮、硝态氮及总氮含量；高温重铬酸钾氧化⁃容量法测定土壤总有机碳含量；钒钼黄吸光光
度法测定土壤总磷含量。 另外取部分土壤放入已灭菌的 ２ｍＬ 离心管中，并置于－８０℃冰箱保存，用于土壤细
菌群落结构分析。
１．２　 样品分析
１．２．１　 微生物总 ＤＮＡ提取、细菌 １６ＳｒＤＮＡ的 ＰＣＲ扩增
土壤微生物总 ＤＮＡ提取采用硫酸铝⁃玻璃珠法提取［８］。 细菌 １６ＳｒＤＮＡ使用通用引物 ＧＣ⁃ ３５８ｆ ／ ９０７ｒ 进行
扩增，ＧＣ⁃ ３５８ｆ 序列［９］为：５′⁃ＣＧＣＣＣＧＣＣＧＣＧＣＧＣＧＧＣＧＧＧＣＧＧＧＧＣＧＧＧＧＧＣＡＣＧＧＧＧＧＧＣＣＴＡＣＧＧＧＡＧＧＣＡＧＣＡＧ⁃
３′，下划线部分为 ＧＣ夹序列，９０７ｒ 序列［９］为：５′⁃ＣＣＧＴＣＡＡＴＴＣＭＴＴＴＧＡＧＴＴＴ⁃ ３′（上海生工生物公司）。 ２５μＬ
扩增体系为：１０ × ＰＣＲ ｂｕｆｆｅｒ ２． ５μＬ、ＭｇＣｌ２ （２５ｍｍｏｌ ／ Ｌ） ３μＬ、ｄＮＴＰＳ （２ｍｍｏｌ ／ Ｌ） ２μＬ、引物 （ １０μｍｏｌ ／ Ｌ）各
０．２５μＬ、ＤＮＡ聚合酶（５ Ｕ ／ μｌ）０．１２５μＬ、土壤 ＤＮＡ模板 ２μＬ、ｄｄＨ２Ｏ １４．３７５ μＬ。 细菌 ＰＣＲ 扩增条件为：９５℃
预变性 ３ ｍｉｎ，９４℃ 变性 ３０ ｓ，５７℃ 退火 ３０ ｓ，７２℃ 延伸 ９０ ｓ，３５个循环，最后 ７２℃ 延伸 ７ ｍｉｎ［５］，细菌的 ＰＣＲ
目的片段均采用 １％琼脂糖凝胶电泳检测并使用 ＯＭＥＧＡ公司的 ＰＣＲ纯化试剂盒进行纯化。
１．２．２　 目的片段变性梯度凝胶电泳（Ｄｅｎａｔｕｒｅｄ Ｇｒａｄｉｅｎｔ Ｇｅｌ Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ）
使用美国伯乐公司的 Ｂｉｏ⁃Ｒａｄ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｍｕｔａｔｉｏｎ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ Ｓｙｓｔｅｍ对 ＰＣＲ纯化产物进行 ＤＧＧＥ跑胶，细菌
ＰＣＲ片段使用 ６％的聚丙烯酰胺，尿素及去离子甲酰胺作为变性剂，根据查阅文献及条件摸索，本研究中细菌
ＰＣＲ片段最佳变性剂浓度梯度为 ４０％—６０％，ＰＣＲ 纯化产物上样量为 １０ μＬ，整个电泳系统在电压 ８５ Ｖ，
６０℃ 恒温状态下在 １×ＴＡＥ 缓冲液中进行电泳 １６ ｈ。 电泳结束后采用银染法［１０］对凝胶进行染色并拍照。
１．２．３　 数据分析
使用 ＳＰＳＳ ２１．０ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ对土壤理化参数进行统计学分析，ＤＧＧＥ 图谱使用 Ｐｈｏｔｏｓｈｏｐ ＣＳ６ 进行处理，
５４９３　 １３期 　 　 　 陈熙　 等：稀土尾矿土壤细菌群落结构对植被修复的响应 　
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｏｎｅ ４．６．２进行 ＤＧＧＥ图谱分析。 土壤细菌群落与理化因子的典型对应分析（ＣＣＡ分析）使用软件为
Ｃａｎｏｃｏ ４．０ ｆｏｒ Ｗｉｎｄｏｗｓ。
２　 结果与分析
２．１　 安远稀土矿区植被修复与未修复样地土壤理化性质
安远稀土矿区不同植被修复样地土壤理化参数如表 ２所示，结果提示，安远稀土废弃尾矿经植被修复后，
六种修复方案土壤理化性质均得到改善。 其中 Ａ方案修复后土壤中的铵态氮、硝态氮含量显著降低，而含水
量、有机质、总有机碳含量增加了 ３倍左右，且总氮总磷含量亦有一定程度的提高，因此为改善土质的最佳植
被修复方案，此外，Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ方案也均能在一定程度上通过降低土壤中的铵态氮、硝态氮含量，增加土壤中的
含水量、有机质、总有机碳、总氮、总磷的含量来改善土壤质量，而 Ｂ 方案并未降低土壤中的铵态氮、硝态氮含
量，也无法显著提高总有机碳，总氮、总磷含量，因此 Ｂ方案能否对土壤起到明显的改良效果还需随修复时间
的增加继续进行调查、分析。
表 ２　 安远稀土矿区不同植被修复样地土壤理化参数
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ ｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒ ｉｎ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ａｒｅａ
样地
Ｓｉｔｅ
含水量
ＳＭ ／ ％ ｐＨ
去灰分干重
ＡＦＤＭ ／ ％
铵态氮
ＮＨ＋４ ⁃Ｎ ／
（ｍｇ ／ ｋｇ）
硝态氮
ＮＯ－３ ⁃Ｎ ／
（ｍｇ ／ ｋｇ）
总有机碳
ＴＯＣ ／
（ｇ ／ ｋｇ）
总氮
ＴＮ ／
（ｇ ／ ｋｇ）
总磷
ＴＰ ／
（ｇ ／ ｋｇ）
Ａ ３６．６７±５．１８ａ ４．７５±０．１１ａ ８．４９±０．５４ａ ３．２５±０．２４ｂ ０．７６±０．０４ｂ ２．４７±０．２４ｂ ０．５０±０．０３ｂ ０．０４±０．０１ａ
Ｂ ２８．１９±５．００ａ ４．６２±０．０４ｂ ７．３７±１．０９ａ ７．４４±０．７４ａ １．４５±０．１６ａ ２．３５±０．２９ｂ ０．３８±０．０２ｂ ０．０２±０．０１ｂ
Ｃ ２３．３２±４．００ａ ４．７９±０．１０ａ ４．５５±０．６９ａ ５．３３±０．６６ａ ０．７７±０．０６ｂ ３．１８±０．０５ａ ０．４２±０．０４ｂ ０．０４±０．００ａ
Ｄ ２７．３６±６．８７ａ ４．６３±０．０４ｂ ６．８７±１．３８ａ ４．０１±０．３６ａ ０．７１±０．０７ｂ ２．９３±０．２７ａ ０．６７±０．０２ａ ０．０３±０．０２ｂ
Ｅ ３３．２３±６．２９ａ ４．６６±０．０６ｂ ８．０５±０．３８ａ ４．０１±０．５２ａ ０．９４±０．１３ａ ２．３５±０．０７ａ ０．６３±０．０８ａ ０．０４±０．００ａ
Ｆ ３６．１７±０．８３ａ ４．７６±０．０６ｂ ８．５１±０．１３ａ ６．７６±１．５７ａ ０．８７±０．１１ａ ２．４８±０．４７ｂ ０．６２±０．０３ｂ ０．０７±０．０３ａ
未修复样地 ９．４４±０．００ｂ ４．９３±０．００ａ ２．４１±０．０６ｂ ６．６８±０．９６ａ １．０６±０．０８ａ １．９５±０．１３ｂ ０．４７±０．０３ｂ ０．０１±０．００ｂ
　 　 ａ、ｂ代表有显著性差异；ＳＭ：含水量 Ｓｏｉｌ Ｍｏｉｓｔｕｒｅ；ＡＦＤＭ：去灰分干重 Ａｓｈ Ｆｒｅｅ Ｄｒｙ Ｍａｓｓ；ＮＨ＋４ ⁃Ｎ：铵态氮 Ａｍｍｏｎｉｕｍ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ＮＯ－３ ⁃Ｎ：硝态氮
Ｎｉｔｒａｔｅ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ＴＯＣ：总有机碳 Ｔｏｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｃａｒｂｏｎ；ＴＮ：总氮 Ｔｏｔａｌ Ｎｉｔｒｏｇｅｎ；ＴＰ：总磷 Ｔｏｔａｌ Ｐｈｏｓｐｈｏｒｕｓ
２．２　 土壤细菌 ＰＣＲ扩增
提取各土壤样品的微生物基因组 ＤＮＡ 后，将每个样地的两个重复样品 ＤＮＡ 合并后进一步使用 １６Ｓ
ｒＤＮＡ细菌通用引物 ＧＣ⁃３５８ｆ ／ ９０７ｒ进行 ＰＣＲ扩增并纯化，共得到 １４个 ＰＣＲ产物（７个样地，每个样地 ２ 个重
复）。 扩增结果如图 １所示。
图 １　 土壤细菌 ＰＣＲ结果
Ｆｉｇ．１　 Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉｕｍ ＰＣＲ ｒｅｓｕｌｔ
Ａ：湿地松样地；Ｂ：木荷样地；Ｃ：油茶样地；Ｄ：脐橙样地；Ｅ：桉树样地；Ｆ：山胡椒样地
６４９３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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细菌 ＰＣＲ电泳后所有样品条带均处于同一水平面，其中细菌样品条带位于 Ｍａｒｋｅｒ 的 ５００ｂｐ 和 ６５０ｂｐ 条
带之间，约 ６２５ｂｐ，与 ＰＣＲ引物范围相符。
２．３　 植被修复及未修复样地表层土壤细菌群落结构分析
２．３．１　 植被修复及未修复样地表层土壤细菌 ＤＧＧＥ图谱分析
由于 ＤＧＧＥ凝胶通量有限，而理化参数测定结果表明本研究中各样地的平行样的重复性较好，因此将每
个样地的两个重复样品 ＤＮＡ 合并后进行 ＰＣＲ 扩增并纯化，即每块样地共有两份平行样进行 ＤＧＧＥ 凝胶电
泳，使用 Ｑｕａｎｔｉｔｙ Ｏｎｅ ４．６．２对 ＤＧＧＥ图谱进行条带识别及相似性分析，每条泳道不同位置的条带为样品中被
分离的 ＰＣＲ产物片段，即不同的细菌类群。 本研究结果如图 ２ 所示，从图中我们可以初步看出，ＤＧＧＥ 电泳
图中各泳道条带数目、强度、迁移率均存在一定程度的差异，其中未修复样地的两份 ＤＮＡ 分离出的条带数目
为 １０ ／ ７条，而植被修复样地则分离出 １２—２５条数目不等的条带，植被修复样地的土壤细菌群落丰富度都高
于未修复样地；在不同植被修复样地中，山胡椒（Ｌｉｎｄｅｒａ ｇｌａｕｃａ （Ｓｉｅｂ． ｅｔ Ｚｕｃｃ．） Ｂｌ．）样地的两份 ＤＮＡ分离出
的条带数目为 ２５ ／ ２３条，为所有样地中条带数目最多的样地，而脐橙（Ｃｉｔｒｕｓ ｓｉｎｅｎｓｉｓ （Ｌ．） Ｏｓｂｅｃｋ）样地分离出
的条带数目为 １２条，为所有样地中条带数目最低的样地。 此外，在条带示意图中，１ 号条带和 ３４ 号条带仅在
山胡椒样地中出现，３号条带仅在湿地松样地中出现，２８ 号条带仅在木荷样地中出现，这表明在山胡椒、湿地
松、木荷样地中可能存在独有的细菌类群。
图 ２　 不同样地表层土壤细菌 ＤＧＧＥ图谱及条带分布示意图
Ｆｉｇ．２　 Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｒｉａ ＤＧＧＥ ａｔｌａｓ ａｎｄ ｂａｎｄ ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｄｉａｇｒａｍ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｓｃｈｅｍｅ ａｒｅａ
Ａ：湿地松样地；Ｂ：木荷样地；Ｃ：油茶样地；Ｄ：脐橙样地；Ｅ：桉树样地；Ｆ：山胡椒样地
２．３．２　 植被修复及未修复样地表层土壤细菌 ＤＧＧＥ聚类分析
对所有样品进行 ＵＰＧＡＭＡ聚类分析［１２］，从图 ３可知，７种样地 １４个样品的细菌群落共分为两大族群，其
中未修复样地聚为一类簇群，６种不同植被修复样地聚为另一族群，两大族群相似性仅为 ２１％，表明与未修复
样地相比，修复样地微生物群落结构发生了显著变化。 而植被修复样地簇群又分为两类不同的分支，其中油
茶（Ｃａｍｅｌｌｉａ ｏｌｅｉｆｅｒａ Ａｂｅｌ．），脐橙样地微生物聚为一支，相似性为 ４３％，而湿地松（ｐｉｎｕｓ ｅｌｌｉｏｔｔｉｉ，）、木荷（Ｓｃｈｉｍａ
ｓｕｐｅｒｂａ）、桉树（Ｅｕｃａｌｙｐｔｕｓ）、山胡椒样地聚为另一支，微生物群落相似性为 ４５％。
２．３．３　 植被修复及未修复样地表层土壤细菌群落多样性分析
通过使用基因型丰富度（Ｓ）， Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数（Ｈ′），Ｐｉｅｌｏｕ 均匀度指数（Ｅ）这 ３ 项指标来比
７４９３　 １３期 　 　 　 陈熙　 等：稀土尾矿土壤细菌群落结构对植被修复的响应 　
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　 图 ３　 不同方案样地细菌群落 ＤＧＧＥ聚类分析
Ｆｉｇ． ３ 　 Ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ ｄｅｎｄｒｏｇｒａｍ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ
ｓｃｈｅｍｅ ａｒｅａ
Ａ：湿地松样地；Ｂ：木荷样地；Ｃ：油茶样地；Ｄ：脐橙样地；Ｅ：桉树样
地；Ｆ：山胡椒样地
较各个样品的细菌多样性，本研究中所有样地细菌群落
的基因型丰富度、Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数、Ｐｉｅｌｏｕ
均匀度指数如表 ３所示。 从表中可以看出，各样地的多
样性指数均存在不同程度的差异，其中未修复样地土壤
微生物的丰富度、Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数、均匀度
均低于植被修复样地，而在 ６种不同植被修复方案样地
中丰富度、Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数最高的样地为山
胡椒样地，均匀度最高的样地为木荷样地；而丰富度、
Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数、均匀度最低的则均为脐橙
样地。 通过相关性分析表明，该研究所有样地的土壤细
菌群落的丰富度与 Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数为极显
著正相关（Ｐ ＜ ０． ０１），而均匀度与丰富度及 Ｓｈａｎｎｏｎ⁃
Ｗｉｅｎｅｒ 多样性指数均为显著正相关（Ｐ＜０．０５）。
表 ３　 各样地表层土壤细菌群落基因型丰富度、Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ 指数和均匀度指数平均值
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ Ｇｅｎｏｔｙｐｉｃ ｒｉｃｈｎｅｓｓ，Ｓｈａｎｎｏｎ⁃ｗｉｅｎｅｒ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎｄｅｘａｎｄ Ｐｉｅｌｏｕ ｅｖｅｎｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ
样地
Ｓｉｔｅ
丰富度
Ｇｅｎｏｔｙｐｉｃ Ｒｉｃｈｎｅｓｓ
多样性指数
Ｓｈａｎｎｏｎ⁃Ｗｉｅｎｅｒ Ｄｉｖｅｒｓｉｔｙｉｎｄｅｘ
均匀度
Ｐｉｅｌｏｕ Ｅｖｅｎｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘ
Ａ ２０ ２．８１ ０．９４
Ｂ ２０ ２．８２ ０．９４
Ｃ １４ ２．４６ ０．９３
Ｄ １２ ２．２７ ０．９１
Ｅ ２１ ２．８０ ０．９２
Ｆ ２４ ２．９３ ０．９２
未修复样地 ９ １．８７ ０．８８
　 　 Ａ：湿地松样地，Ｂ：木荷样地；Ｃ：油茶样地；Ｄ：脐橙样地；Ｅ：桉树样地；Ｆ：山胡椒样地
２．３．４　 植被修复及未修复样地表层土壤细菌群落和环境因子的典范对应分析（ＣＣＡ）
为进一步研究土壤细菌群落结构与土壤理化性质的关系，将 ＤＧＧＥ指纹图谱中每一条带的光密度值作为
物种数据，使用 ＣＡＮＯＣＯ软件做（表 ４）。
表 ４　 安远稀土矿区土壤环境因子与细菌群落 ＣＣＡ分析结果
Ｔａｂｌｅ ４　 Ｒｅｓｕｌｔ ｏｆ （ｃａｎｏｎｉｃａｌ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ， ＣＣＡ） ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ＲＥ ｍｉｎｅ ａｒｅａ ｏｆ
Ａｎ Ｙｕａｎ
排序轴 Ａｘｅｓ １ ２ ３ ４
特征值 Ｅｉｇｅｎｖａｌｕｅｓ ０．２０ ０．０８ ０．１４ ０．１０
种⁃环境相关系数 Ｓｐｅｃｉｅｓ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎｓ ０．９９ ０．９９ ０．９８ ０．９３
种累积百分比变化率 Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ Ｖａｒｉａｎｃｅ ｏｆ Ｓｐｅｃｉｅｓ Ｄａｔａ ／ ％ １８．４ ３５．２ ４８．２ ５７．６
种⁃环境累百分比积变化率 ／ ％
Ｃｕｍｕｌａｔｉｖｅ Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ Ｖａｒｉａｎｃｅ ｏｆ Ｓｐｅｃｉｅｓ⁃Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｒｅｌａｔｉｏｎ ２６．３ ５０．４ ６９．０ ８２．５
ＣＣＡ结果表明，第一第二排序轴分别解释了影响细菌群落结构 １８．４％和 １６．８％的变异，而前 ４ 个排序轴
共解释了影响细菌群落结构 ５７．６％的变异。 该分析结果表明，所检测的环境因子能够在一定程度上解释土壤
微生物群落结构的变化，但还存在其他可能影响微生物群落结构的环境因子。
ＣＣＡ分析结果表明安远矿区土壤细菌群落在修复前受土壤 ｐＨ 影响显著（Ｐ ＝ ０．０３８），而植被修复后，土
壤细菌群落的环境影响因子则转变为含水量（Ｐ＝ ０．０４８）、有机质（Ｐ ＝ ０．００６）、有机碳（Ｐ ＝ ０．０３０）及总磷（Ｐ ＝
０．０１２）。 将 ＣＣＡ分析结果使用 ＣａｎｏｃｏＤｒａｗ ｆｏｒ ｗｉｎｄｏｗｓ 制作土壤微生物群落结构与环境因子的排序图（图
８４９３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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　 图 ４　 安远稀土矿区细菌群落结构与环境因子 ＣＣＡ排序图
Ｆｉｇ．４　 ＣＣＡ ｏｒｄｉｎａｔｉｏｎ ｇｒａｐｈ ｂｅｔｗｅｅｎ ｔｈｅ ｂａｃｔｅｒｉａｌ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ
ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ＲＥ ｍｉｎｅ ａｒｅａ ｏｆ Ａｎ Ｙｕａｎ
Ａ：湿地松样地；Ｂ：木荷样地；Ｃ：油茶样地；Ｄ：脐橙样地；Ｅ：桉树样
地；Ｆ：山胡椒样地
４），结果表明，未修复样地则受 ｐＨ 影响较大而单独位
于排序图中的第三象限，而在植被修复后，木荷、油茶、
脐橙样地细菌群落受 ＴＯＣ、ＮＯ－３ ⁃Ｎ 影响较大聚为一类，
山胡椒样地细菌群落则受 ＮＨ＋４ ⁃Ｎ、ＴＮ、ＳＭ、ＡＦＤＭ、ＴＰ
影响较大聚为一类，湿地松、桉树样地细菌群落结构受
所有环境因子影响均不大聚为一类。 该分析结果表明，
在植被修复模式下，各样地土壤细菌群落结构受环境因
子影响与未修复样地细菌群落结构差异明显，而不同植
被修复样地间的土壤细菌群落结构也因受不同环境因
子的影响而表现出一定的差异性。
２．３．５　 讨论
土壤微生物是土壤生态系统的重要生命体，它可以
通过对土壤生态系统营养元素的调节作用促进污染土
壤的生态系统稳定性，具有巨大的潜在环境修复功
能［１１］，Ｊｕｎｊｉａｎ Ｌｉ［１２］等人研究了土壤酶活性及微生物多
样性对中国西北地区煤矿开采后废弃尾矿植被修复的
影响，结果表明土壤中的细菌、真菌、古菌均在植被修复
过程中起着重要的作用。 而在废弃尾矿上种植植物，也
能够有效抑制土壤肥力、水分的流失，植物的根系，残体
也能提供土壤微生物生长所需能量，方晰［１３］等人就研究了湘潭锰矿渣废弃地进行植被修复对土壤微生物数
量及酶活性的影响，结果表明植被修复能明显提高矿渣废弃地土壤微生物数量和酶活性。 目前国内外对于废
弃尾矿微生物协同植被的修复生态系统研究较少，尤其稀土尾矿在植被修复在过程中微生物所进行协同作用
的研究更是未见报道。 本研究在安远稀土尾矿植物－微生物－土壤复合生态恢复体系下，分析了土壤理化性
质、细菌群落结构的变化及其它们之间的关系，对细菌群落在稀土尾矿植被修复过程中对土壤所起到的改良
作用进行了初步的探讨。 本研究结果表明，经 ２个月植被修复后，土壤的理化性质得到了明显提高，微生物群
落结构发生了明显变化，其中植被修复后土壤含水量，有机质含量均增加了 ２—３倍左右，土壤微生物群落结
构多样性和丰富度也显著增加，这表明废弃尾矿整体土壤得到了明显改良。 安远稀土尾矿土壤土质以粉粒和
沙粒为主，土壤肥力保持能力极差，环境贫瘠，而土壤 ｐＨ 受硫酸铵溶液浇灌影响呈酸性，微生物活动受到抑
制，群落多样性均匀度均处于较低水平，受此影响土壤中物质及能量循环受到抑制，导致含水量、有机质、总有
机碳及总氮等理化参数均处于较低水平，土壤环境极其恶劣，经此推断 ｐＨ 可能为未修复土壤微生物群落的
主要影响因子。 而本研究采用的修复植物均为抗性较强的本地植物，这有利于植被群落的迅速构建，植被修
复后，植物的固着作用使得土壤营养元素得到一定程度的积累，土壤也逐渐由强酸性转变为弱酸性，影响土壤
微生物群落结构的环境因子发生改变，受土壤理化性质的改善的影响，土壤微生物群落有了积极的响应，生物
量及多样性增加，能够对土壤中更多种类的碳源加以利用，并通过分泌不同功能的土壤酶，进一步改善土壤营
养元素的含量，而根系微生物通过促进土壤与植被间的能量传输，确保植物生长所需营养元素。 因此在微生
物的调节功能下，植被修复后土壤环境得到明显的改良，而土质的改良又能确保植物能够顺利生长，稳定植被
群落。
不同植被类型会对土壤微生物群落结构产生显著的影响［１４］。 在本研究中，不同的植被恢复方案对土壤
环境有着不同的改良效果。 在本研究中，对土壤环境改良效果较好的方案为湿地松（Ａ）及山胡椒（Ｆ）修复方
案。 这两种修复方案对土壤的固水性、有机质含量来改及微生物群落的改善作用最为显著。 湿地松因其耐
寒，抗高温，耐旱亦耐水湿的特征而被广泛运用于植被修复工程中，相关研究表明，湿地松［１５］对土壤微生物多
９４９３　 １３期 　 　 　 陈熙　 等：稀土尾矿土壤细菌群落结构对植被修复的响应 　
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样性影响显著，其中湿地松土壤微生物对糖类、羧酸类和氨基酸类碳源有着较高的利用率。 山胡椒喜好的土
壤环境为微酸的砂质壤土，这与稀土尾矿土质相类似，山胡椒修复方案有利于群落的构建，地被的迅速形成，
从而改善土壤环境，而山胡椒与土壤微生物群落结构之间相互影响还有待进一步研究。 结果显示，湿地松及
山胡椒均能积极适应稀土矿山尾矿极端的土壤环境，并在生长过程中通过与微生物的相互作用而明显改善尾
矿的土壤理化性质，最终使得土壤环境得到显著的改良效果。
本研究取样时间处于植被修复初期，虽然植被修复 ２ 个月后土壤质量得到了明显改善，但该植被修复方
案能否长期稳定且有效工作，仍需至少一年或更长时间的监测。 此外，目前国内外对植被修复过程中微生物
群落功能的研究较少，为揭示土壤微生物在植被修复中所起到的作用，进一步的微生物功能分析尤为必要，例
如对土壤酶活性的分析及微生物对碳源利用能力的分析，通过植被修复后土壤微生物群落结构与功能变化研
究，能够进一步揭示微生物在植被修复过程中所起到的重要作用，为矿山生态重建过程中的土壤改良工作提
供更丰富的理论依据。
３　 结论
（１）稀土矿的开采严重破坏了矿山土壤质量，稀土尾矿土壤固水性差、有机质含量低、氮离子含量高、微
生物群落多样性及均匀度较低。 而 ２个月的植被修复使得稀土尾矿的土壤环境得到了一定程度的改良，各修
复方案下土壤含水量，有机质增加了 ２—３倍，土壤微生物多样性丰富度也显著增加。
（２）从土壤微生物对植被修复的响应来看，不同的植被恢复方案对土壤环境有着不同的改良效果，其中
显著提高土壤含水量和有机质、微生物多样性和丰富度的湿地松及山胡椒修复方案较为理想。
（３）典范对应分析表明，植被修复后土壤细菌群落结构受环境因子变化的影响与未修复样地细菌群落结
构有明显差异，而不同植被修复样地间的土壤细菌群落结构也因受不同环境因子的影响而存在差异。
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ｂｙ １６Ｓ ｒＲＮＡ ｇｅｎｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ａｎａｌｙｓｉｓ． Ｗｏｒｌｄ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ２０１２， ２８（１）： ２３３⁃２４４．
［ ９ ］ 　 Ｍｕｙｚｅｒ Ｇ， Ｔｅｓｋｅ Ａ， Ｗｉｒｓｅｎ Ｃ Ｏ， Ｊａｎｎａｓｃｈ Ｈ Ｗ． Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｏｆ Ｔｈｉｏｍｉｃｒｏｓｐｉｒａ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｄｅｅｐ⁃ｓｅａ
ｈｙｄｒｏｔｈｅｒｍａｌ ｖｅｎｔ ｓａｍｐｌｅｓ ｂｙ ｄｅｎａｔｕｒｉｎｇ ｇｒａｄｉｅｎｔ ｇｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｓｉｓ ｏｆ １６Ｓ ｒＤＮＡ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ． Ａｒｃｈｉｖｅｓ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｂｉｏｌｏｇｙ， １９９５， １６４（３）： １６５⁃１７２．
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０５９３ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷