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Effects of natural inhabitation of Miscanthus floridulus on soil microbial biomass,
respiration rate and enzyme activity in a mine tailing dump

尾矿砂堆积地五节芒自然定居对土壤微生物生物量、呼吸速率及酶活性的影响


为了认识重金属耐性植物五节芒(Miscanthus floridulus)对尾矿砂土壤的改良作用,在尾矿砂堆积地上选择1个裸露的尾矿砂样点(对照)和4个五节芒定居的尾矿砂样点(RI、RII、RIII和RIV)为样地,研究了土壤微生物生物量、呼吸速率和酶活性随五节芒定居梯度的变化规律以及这些微生物参数与土壤理化特性和重金属含量的关系。结果发现,随着五节芒在尾矿砂上的定居,除土壤pH以外,土壤有机碳、总氮、总磷、NH4+-N、NO3--N和速效磷的含量以及团聚体稳定性和最大持水量均显著提高(P < 0.05),而土壤重金属总量与DTPA可提取量均显著下降(P < 0.05)。土壤生物生物量碳、氮、磷、基础呼吸速率、基质诱导呼吸速率、10种土壤酶活性均显著提高(P < 0.05),但土壤呼吸熵和多酚氧化酶活性显著下降(P < 0.05)。主分量分析(PCA)结果表明,土壤微生物参数、土壤理化特性和土壤重金属数据均可显著区分出5个研究样地;典范相关分析(CCA)结果看出,土壤微生物参数总体变化与土壤理化特性呈显著正相关(pH除外),与土壤重金属呈显著负相关。

To evaluate the ameliorative effects of Miscanthus floridulus, a well known heavy metal-tolerant plant species, a bare mine tailing site (control site) and four mine tailing sites (RI, RII, RIII and RIV) inhabited by Miscanthus floridulus on the mine tailing sand were chosen for determining soil microbial biomass, respiration rate and enzyme activities, and the relationships between the microbial parameters. The results showed that except for the pH, soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, NH4+-N, NO3--N, available phosphorus, aggregate stability and maximum water holding capacity significantly increased (P < 0.05) with the inhabitation of M. floridulus, while total or DTPA-extractable heavy metal contents significantly decreased (P < 0.05). The inhabitation of M. floridulus signiciantly enhanced soil microbial carbon, nitrogen, phosphorus, basal respiration rate, substrate induced respiration rate and ten enzyme activities, but declinded the phenol oxidase activity and the respiration quotient (P < 0.05). The principal components analysis (PCA) showed that soil microbial parameters, physico-chemical and heavy metal properties all significantly discriminated. The canonical correlation analysis (CCA) showed that the net microbial parameters were positively related to the soil physico-chemical properties (except for pH), but negatively related to the heavy metal contents.


全 文 :收稿日期:!""#"&! 接受日期:!""#"!"
基金项目:台州学院精品成果后续资助基金(!""#&(&);浙江省自然科学基金()("*"(%)资助。 作者简介:张崇邦(&+’,—),男,黑龙江齐齐哈尔人,博士,教授,主要从事土壤微生物生态学研究。 -./:"(*’#(&%*"’(,01234/:563789:; <59= .>?= 97
尾矿砂堆积地五节芒自然定居对土壤微生物
生物量、呼吸速率及酶活性的影响
张崇邦,王 江,王美丽
(浙江省台州学院生命科学学院,浙江临海 %&*""")
摘要:为了认识重金属耐性植物五节芒(!"#("(O(!""+)"!""+
!""#%&’()# *+,-".)+)# ’( &’-, 0-+’/-), /-’0)&&, +#&1-+)%-’( +)%# )(2 #(340# )%-5-%4 -( ) 0-(# %)-,-(6 2*01
PDLEQ M6R781:378,SLEQ T4378,SLEQ U.41/4
(0(,,+,1"20"2&2#,3%"4(,) 5&"62-#"’7,1"&(%",8(29"%&: ;<=>>>,?("&%) 7/&%+)%:-R .V3/?3<. <6. 32./4RW3<4V. .XX.93 :3W. 247. <34/478 Y4<.(9R7 XR?W 247. <34/478 Y4<.Y(@A,@AA,@AAA 37> @AB)4763:4<.> :\ !"#$%&’()#
*+,-".)+)# R7 <6. 247. <34/478 Y37> Z.W. 96RY.7 XRW >.<.W247478 YR4/ 249WR:43/ :4R23YY,W.YC4W3<4R7 W3<. 37> .75\2. 39<4V41
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6R/>478 93C394<\ Y4874X4937(/ H "I"()Z4<6 <6. 4763:4<3<4R7 RX ! @ *+,-".)+)#,Z64/. .9W.3Y.>(/ H "I"()= -6. 4763:4<3<4R7 RX ! @ *+,-".)+)# Y487494376379.> YR4/ 249WR:43/ 93W:R7,74?9.> W.YC4W3<4R7 W3<. 37> <.7 .71
5\2. 39<4V4<4.Y,:?< >.9/47>.> <6. C6.7R/ R]4>3Y. 39<4V4<\ 37> <6. W.YC4W3<4R7 ^?R<4.7<(/ H "I"()= -6. CW4794C3/ 9R21
CR7.7 <63< YR4/ 249WR:43/ C3W32.<.WY,C6\Y49R196.2493/ 37> 6.3V\ 2.<3/ CWRC.W<4.Y 3// Y4874X41
9374Y9W42473<.>= -6. 937R7493/ 9RWW./3<4R7 373/\Y4Y(MML)Y6RZ.> <63< <6. 7.< 249WR:43/ C3W32.<.WY Z.W. CRY4<4V./W./3<.> 8#4 9’+2&:!"#%+,
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K/37< E? _.W<4/45.W N94.79.
矿业废弃地主要特征为重金属含量高、极度酸
化、营养极其贫乏以及土壤结构恶化[!]。在筛选耐
性植物过程中,不仅要评价植物对重金属的耐性程
度及其能否对重金属进行有效固定或发挥减毒作
用,而且还应考虑植物能否对污染土壤进行有效改
良,也就是在一定的时间范围内能否有效地提高土
壤有机质等营养积累、增加土壤团聚体稳定性、促进
营养元素循环以及土壤微生物群落的演替等["]。耐
性植物只有实现上述两方面的作用,才能在植物修
复过程中促使其他环境下的植物入侵并定居在修复
地上,进而推动植物群落的演替,预测植物修复的成
功。所以,探究耐性植物对污染土壤的改良是耐性
植物应用潜力研究的一个重要方面[#]。
五 节 芒( !"#%&’()#)的多年生草本植物,
主要分布于我国的台湾、香港和其他亚热带地区[8、"8!,8和 !8!"8,因而,微生物
生物量碳、氮和磷是土壤碳、氮和磷库的重要组成成
分[!#]。土壤微生物基础呼吸、酶活性以及矿化作用
等均与土壤团聚体稳定性、植物营养的可获得性、土
壤有机物的周转等密切相关,因而也常被建议作为
评估土壤质量变化的重要指标[!]。基于国内外对 五节芒的研究现状,也基于作者自身的研究基础和 野外调查,本研究选择浙江省台州市三门 -. 9 :*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,分别收集五节芒地上与地 下样品及根际土壤样品,测定植物生物量、土壤微生 物生物量、呼吸速率和酶活性,并结合土壤理化特性 和重金属含量分析,旨在为认识五节芒在非人工辅 助条件下对重金属污染土壤的改良潜力,以期为探 索一条成本低廉、高效持续的植被恢复途径提供科 学依据。 ! 材料与方法 !"! 研究地区概况 三门 -. 9 :* 冶炼厂位于浙江省台州市("1;2"< !/=>,!"!; #0#=?),于 !11"年关闭。该地的尾矿砂<br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。通过对三门 -. 9 :*冶炼厂的尾矿砂堆积地上的 植物进行调查发现,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 028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(2)1-%-"% 3,4%’%)、 白茅( 5061-%’%7+"&.-" 个定居梯度,即:@A !,B/8,@AA 28@AAA/28@AC0083D28G冰箱中用于分析微生
物指标;另 !份放在室温下风干,研磨后用于分析
土壤理化与重金属指标。收集到的植物样品用于植
/0#"期 张崇邦,等:尾矿砂堆积地五节芒自然定居对土壤微生物生物量、呼吸速率及酶活性的影响
物生物量分析,即将植物样品于干燥箱中,!"#下烘
浸提—
钼锑抗比色法[+%],60 值用 + )72 ( 8 912 浸提(+ :
*,;),酸度计测定[*"],最大田间持水量用水饱和烘
干称重法[*+],土壤容重用烘干称重法,孔隙度根据
容重换算[**]。土壤重金属(铅、锌、铜、镉)的测定包
括总含量与 <=>? 可提取态含量,采用 8@ABCDE 和
F7GHI22[*-]建议的方法进行。
+,-,* 微生物生物量和呼吸速率的测定 土壤微
生物指标主要包括微生物生物量碳、生物量氮和生
物量磷分别采用氯仿熏蒸提取滴定、茚三酮和钼锑
抗比色法进行测定[*$3*!],基础呼吸与基质诱导呼吸
(4JK)用碱吸收滴定法测定[*.3*%]。
+,-,- 土壤酶活性的测定 蛋白酶活性按 8DBB 和
LMN2IG[*/]建议的方法,转化酶与纤维素分解酶活性
按 4O&@AAIG和 H7A PIGC@[-"]的方法,!3葡萄糖苷酶活
性按 07QQ)DAA 和 性按 4@ACDSDM’& 等[-*]的方法,脲酶活性按 9DABI2IG
和 TIGSIG[--]的方法,磷酸酶活性按 07QQ)DAA[-]的方 法,过氧化氢酶活性参照许光辉和郑洪元[-;]的方 法,硝酸还原酶活性参照 ?SBI2)D’@B 和 =DSDNDSD@[-!] 的方法,脱氢酶活性参照 =&D2)DAA[-.]的方法,精氨 酸脱氨酶活性参照 ?2IQ 和 92I@AIG[-%]的方法进行测 定。 !" 统计分析
首先采用 4>>4+"," 统计软件对所测定数据进
行单因素方差分析(5AIUVDE DAD2EC@C 7Q HDG@DAOI,
?F5W?),以检验各指标平均值在 ;个研究样地之间
的差异显著性。同时,利用主分量分析(>G@AO@6D2
O7)67AIANC DAD2EC@C,>1?)的方法考察土壤理化特
性、土壤重金属含量和土壤微生物参数能否清楚区
分 ;个研究样地。在上述统计分析基础上,采用典
范相关分析(1DA7A@OD2 O7GGI2DN@7A DAD2EC@C,11?)评估
土壤微生物参数与土壤理化特性和重金属含量之间
的关系。由于主分量分析中的每个主成分都是原始
变量的线性组合,因而每个主成分都是对原始变量
的总体反映;而且典范相关分析严格要求变量数应
小于样本数,所以我们将土壤微生物参数的主成分
(表示土壤微生物参数总体变化)作为因变量,分别
将土壤理化特性和重金属含量作为自变量进行两次
典范相关分析。
% 结果分析
%"! 土壤理化性质和重金属含量的动态变化
随着五节芒定居程度增加,样地中五节芒地上
与根系生物量呈现显著的增加趋势(! X ",";),尤
其是在 KJW 样地,地上与根系生物量竟分别高达
**!",*%、++++,-! ’ ( )*(表 +)。五节芒根际土壤有机
碳在 +,!,,+;,!个五节芒定居地土壤有机碳、全氮、全磷、F0YUFF5UUF60>1?/.,"Z/,+Z>1+>1+/>1?;LTKJKJJKJJJKJW沿>1+使>1?F53UF"[",/..)、最大持水量( " [ ",%-")、F0YUF"[",
五节芒定居地土壤重金属含量(包括全量和 <=>?
可提取量)均随着五节芒的定居程度显著性下降(!
X ",";)。相关分析表明,五节芒地上、根系生物量
分别与土壤 <=>?3>S含量呈显著性负相关(地上生
物量 3 <=>?3>S:" [ 3 ",;!",! X ",";;根系生
物量 3 <=>?3>S:" [ 3 ",;;/,! X ",";)。
%%- 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 +;卷
表 ! 土壤理化特性在 "个样地中的变化(! # ")
%&’(#)"*)&+,#)-#01 (#/+(
23 45 455 4555 456
有机碳 7.1-0#) 8(1 9 :1) ;<=; + =><;? @ =;C -
全氮 E"/-$ F(1 9 :1) GA D G全磷 E"/-$ H(1 9 :1) G<=A @ G ) GFKLC *F(,1 9 :1) A<;C + JG D =A<;; -
F7*I*F(,1 9 :1 ) =I @ =>;<;= D CI速效磷 MN-#$ O H(,1 9 :1) G%K B<>A - B<>G - B<=C - B团聚体稳定性 M11.+1-/+ (/-D#$#/’(P) = @ =I<;J ) >C<>> D II最大持水量 Q-RO &"$@#01 S-/+.(P) =A<=; @ >C; - II地上生物量 3."T0@ %$-0/ D#",-(((1 9 ,>) G + >C>AG<>; -
根系生物量 4""/ D#",-(((1 9 ,>) G + ==<>A @ I;;?注:表中数据为 ?个重复样品的平均值;同行中不同小写字母表示各样点间相同指标之间差异显著(! U G地 5,455—定居地 55,4555—定居地 555,456—定居地 56;下同。
F"/+:V-/- S+.+ ,+-0 N-T+))T/+@W.",?(,+(O V-/- W"$$"S+@ D’ @#WW+.+0/ $+//+.( "W /&+ (-,+ ."S #0@#)-/+@ /&-/ @#WW+.+0)+ D+/S++0 @-/- S+.+ (#10#W#*
)-0/ -/ ! U G表 9 土壤理化特性与植物生物量相关系数
$%&’( 9 ).(//030(+7- &(7:((+ -.0’ 1*2-03.43*(503%’ 16.1(670(- %+; 1’%+7 &0.5%--
项目 5/+, !78 EF EH FKLC *F F7*I*F MH %K !M! QK8
3H2 G!! G4H2 G!! G!! G注(F"/+):!78—土壤有机碳 !"#".1-0#) )-.D"0,EF—全氮 E"/- F,EH—全磷 E"/-H,MH—土壤有效磷 MN-#-D+ H,!M!—土壤团聚体稳定性 !"# -11.+1-/+ (/-D##/’,QK8—田间最大持水量 Q-R#,T, &"@#01 S-/+.,3H2—地上植物生物量 3."T0@ %-0/ D#",-(,4H2—根系生物量 H-0/ .""/
D#",-((O !!,! 分别表示相关达 ! U G(%+)/#N+O!<0,=!*( 160+301%’ 3.51.+(+7- %+%’2-0- >-0+,
-.0’ 1*2-03.43*(503%’ 16.1(670(-
[注(F"/+):图中每个菱形上的线分别代表 H8=和 H8>得分在横轴和
纵轴上的标准差( " Y ?),下同。Z-)& &".#["0/--0@ N+./#)- D-. "0 @#-*
,"0@ "W /&#( W#1T.+ #0@#N#@T-$$’ .+%.+(+0/( (/-0@-.@ @+N#-/#"0 "W H8= -0@ H8> -*
$"01 /&+ &".#["0/-$ -0@ N+./#)-$ -R#(O E&+ (-,+ D+$"SO]
与土壤理化特性不同,在土壤重金属含量主分量
分析中,前两个主成分分别解释了 ;个原始变量信息
的 JI)。;种土壤重金属 H8M数
据将 ? 个研究样地分成 I 组,即 456 X 4555,455 X 45
和 23。与土壤理化特性正相反,沿着 H8=轴的正方
向依次排列样地 456、4555、455、45和 23,反映随着五
节芒定居程度的提高样地重金属含量逐渐降低的趋
势。根据 H8M得出的相关距阵表明,五节芒定居对
降低土壤总锌和总铅作用最明显( # Y GG8@( # Y GGJ;I>期 张崇邦,等:尾矿砂堆积地五节芒自然定居对土壤微生物生物量、呼吸速率及酶活性的影响
表 ! 重金属在 "个研究样地中的分布(#,’(;! ) ")
*+,-. ! */. 012341,53167 68 /.+9: #.3+-2 17 3/. 819. 2+#;-17213.2 项目 样地 !"#%&’( )&*+)
,*+#) -. /, /,, /,,, /,0
全 12 34*"% 12 56789:; " <=89:5 2 7589=> ? :=89@< A :@<9;; +
全 B’ 34*"% B’ >67=9:6 " :7669:@ 2 :8<<9@6 ? =8<986 A @;;9== +
全 CD 34*"% CD ;:975 " 7=95; 2 7898: ? 5<9<= A 5:9;6 +
全 CA 34*"% CA 7:96< " ;9:> 2 69>; ? @986 ? 797< A
E31F G 12 @59@> " :69=; 2 :79:= ? ::9>8 A :89>6 A
E31F G B’ >8@9:; " :8;9;> 2 <;9@@ ? 7=9@7 + >6986 A
E31F G CD 5;97> " ::9<7 2 :8988 2 5966 ? 59:< ?
E31F G CA 59<= " 89<7 2 896< ? 89>< + 89@6 A
注:E31F G 12,G B’,G CD和 G CA分别为二乙三胺五乙酸可提取的重金属含量。
H4*+:E31F G 12,G B’,G CD "’A G CA &’A&I&AD"%%J &’A&?"*+A +K*L"?*"2%+ 12,B’,CD "’A CA +K*L"?*+A M&*N A&+*NJ%+’+*L&"#&’++’*""?+*&? "?&AO 图 < 土壤重金属含量的主分量分析 =1>< */. ;417?1;+- ?6#;67.732 +7+-:212(@AB)
5217$ 261- /.+9: #.3+- ?673.732
图 7表明,与裸露尾矿砂样地相比,>个五节芒
定居地土壤微生物生物量碳、氮和磷均随着五节芒
的定居程度显著提高(! P 898@),其中 >个五节芒
的定居地土壤微生物生物量碳分别为 895:、895@、
8978、8976 #( Q (,分别相当于裸露尾矿砂样地(8986
#( Q ()的 79@、79=、@98和 698倍,土壤微生物生物量
氮分别为 89>;、89;6、:967和 59@7 #( Q (,分别相当于
裸露尾矿砂样地(895; #( Q ()的 :9=、796、@96和 <9=
倍,土壤微生物生物量磷分别为 @9=:、:59;7、:6967
和 7@97> #( Q (,分别相当于裸露尾矿砂样地(5977
#( Q ()的 59@、@9@、=9:和 :@9:倍。
图 ! 土壤微生物生物量碳、氮和磷在 "个研究样地中的变化
=1>!A/+7.2 17 261- #1?46,1+- ,16#+22 ?+4,67,71346.7 +70 ;/62;/6452 68 819. 2+#;-17 213.2
土壤微生物基础呼吸速率(-!F)在 @个研究样
地中的变化范围为 CR5 5@!89;5 #( Q((·N);而土壤
基质诱导呼吸速率(!,/)变化范围为 CR5 :988!
7985 #( Q((·N)(图 >)。与裸露尾矿砂样地相比,土
壤微生物基础呼吸速率与基质诱导呼吸速率均随着
五节芒的定居程度显著提高(! P 898@),基础呼吸
速率相当于裸露尾矿砂样地的 :9<、59<、796 和 79=
8;7 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 :@卷
倍;基质诱导呼吸速率相当于裸露尾矿砂样地的
!"#、!"%&! ’()*%+, ,. /012). 1+,31)4-* 1)4+ )*5 4,674+*4 -8 89+,)/3.*% ,4+,123145467859:74;:<=74;82.2>?5;74;8:=@>A8@7859:74;:<=74;8:;!!!,!B!+("(,,.!...!0("(,./!+("(,. +*>?/+ )0494+,* 89+,)/3.*% ,$4+,
酶活性 D=EFG8 4A;:H:;:85
样地 24G96:=I 5:;85
1J -. -.. -... -./
脱氢酶 K8LF@7过氧化氢酶 Q4;46458[("! G<6 P R ST=U* GR P(I·L)] *"!(@"$& @ ,("’! A ,’"#! ? ,&"&! 4
多酚氧化酶 NL8=<6 纤维素酶 QTB A866>6458[J GI P(I·L)] ("((! @ ("((% A ("((% ? ("((% ? ("((’ 4
蔗糖酶 .=H87;458[J GI P(I·L)] ("((! @ ("()% A ("!(& 4 ("(&* A ("(& ? !W葡萄糖苷酶!WI6>A<5:@458[23Q"I P(I·L)] ("((! A ("((! A ("((% ? ("((% ? ("((’ 4 蛋白酶 N7<;8458[MX-"I P(I·L)]"(8!( 4
脲酶 Y78458[Z[\* WZ"I P(I·L)] ("!* @ ("!) @ ("%& A (",( ? (")% 4
精氨酸脱氨酶 37I:=:=8 @84G:=458[Z[\* WZ"I P(I·L)] ’"(& A ’"’% ? ’"’# ? ’"*! ? ,"!# 4
硝酸还原酶 Z:;74;8 78@>A;458[Z[\* WZ"I P(I·L)] ("(’ A ("(% A ("(’ A ("(, ? ("’# 4
中性磷酸酶 Z8>;746 9L<59L45;458[NZN"I P(I·L)] ("(’ @ ("(* @ ("(# A ("!) ? ("%! 4
MNO—三苯基甲替 M7:9L8=F6 ]<7G4E4=;NNJ—红紫棓精 U79>7A<58;23Q—水杨苷 26:A:=;MX-—酪氨酸 M7<5:=8;NZN—对硝
基苯酚 NW=:;7<9L8=<6
!
研究样地。与土壤理化特性一致,样地 %&、’(、’((、
’(((和 ’()也沿着 !"* 轴的正方向依次排列,反映
了随着五节芒定居程度的提高,土壤微生物群落的
总量及其活性也逐渐提高,正在发生正向演替。根
据 !"#得出的相关距阵表明,随着五节芒定居程度
的提高,土壤微生物生物量磷、纤维素酶活性、基质
诱导呼吸、蛋白酶活性和基础呼吸得到明显的改善
(! + ,-./0,,-.*1,,-.*1,,-.,2,,-.,1),其次是土壤
!3葡萄糖苷酶( ! + ,-0.0)、微生物生物量氮( ! +
,-0.*)、过氧化氢酶( ! + ,-000)、中性磷酸酶( ! +
,-001)、脱氢酶( ! + ,-02)、微生物生物量碳( ! + ,-0*4)。 图 ! 土壤微生物生物量、呼吸速率以及酶活性的主分量分析 "#%! &’( )*#+,#)-. ,/0)/+(+12 -+-.32#2(456)72#+0#,*/8#-. 8#/0-22,*(2)#*-1#/+ *-1( -+9 (+:30( -,1#;#1#(2 <=! 土壤微生物参数与土壤理化特性、重金属的动 态关系 本研究采用典范相关分析(""#)的方法来考察 土壤微生物生物量、呼吸速率、酶活性与土壤理化特 性、重金属含量的动态关系。由于典范相关分析严 格要求变量数应小于样本数,所以我们将土壤微生 物参数的主成分(表示土壤微生物参数总体变化)作 为因变量,分别将土壤理化特性和重金属含量作为 自变量进行两次典范相关分析。""#分析表明,对 于土壤微生物参数总体变化与土壤理化特性的关 系,第一对典范变量之间的相关性最显著的("/ + ,-..02,5678’9! + ,-,,,,,,1,# + *:-202,;,,),土壤微生物典范函数与土壤理化特性的相关
系数分别为:有机碳( ! + ,-0.4,)、总氮( ! +
,-0/*1)、总磷( ! + ,-02.:)、<=>4 ?<( ! + ,-2::<@?:?<!+,.2.2!+,21:A=!+3,2.0)、团聚体稳定性( ! + ,-.*.2)、最大持水量
( ! + ,-21//)、地上生物量( ! + ,-.,,0)和根系生物
量( ! + ,-.,,1)。对于土壤微生物参数总体变化与
土壤重金属含量的关系,第一对典范变量之间的相
关性也是最显著的( "/ + ,-0010,5678’9 " +
,-,:,0.,# + 0201 ; ,-,),土壤微生物典范 函数与土壤重金属含量的相关系数分别为:总 !B( ! + 3 ,-0:,*)、总 CD( ! + 3 ,-0,,2)、总 "E( ! + 3 ,-2.40)、总 "F( ! + 3 ,-20.*)、GH!# 3 !B( ! + 3 ,-2,:/)、GH!#3CD( ! + 3 ,-22.)、GH!#3"E( ! +
3 ,-0:1)和 GH!#3"F( ! + 3 ,-2422)。 > 讨论 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[:.]。本研 究结果表明,五节芒在尾矿砂土壤上的定居显著提 高了土壤有机碳、总氮、总磷、<=>4 ?<、<@?:?<和速效 磷的含量,强化了土壤团聚体稳定性,改善了尾矿砂 土壤的保水性能,因而表明随着五节芒在尾矿砂上 的定居,尾矿砂土壤营养库正在逐步地确立[4,]。土 壤理化特性的 !"#分析结果也进一步地证明了这 一结论。同时,与裸露的尾矿砂土壤相比,根际土壤 重金属总量均随着五节芒在尾矿砂土壤上的定居程 度而显著下降,这可能与五节芒在具体生长过程中 对重金属的吸收直接有关[23.]。另外土壤 GH!# 可 提取的重金属含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 量的显著提高有关,因为尽管已有的研究表明土壤 A=的提高也可以有效降低土壤重金属可获得 性[4*];但在本研究中,土壤 A=在 个研究样地中
并没有发生显著性变化,因此土壤 A=并不是导致
尾矿砂土壤重金属可获得性下降的主要原因。同
时,已有研究也表明,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[4/]。本
研究中,根际土壤有机质含量随着五节芒的定居程
度显著提高,所以土壤有机质含量的提高可能是导
致尾矿砂土壤重金属可获得性下降的重要原因。
土壤微生物生物量碳、氮和磷的含量,土壤微生
物基础呼吸和基质诱导呼吸速率以及 *,种土壤酶
活性也随着五节芒在尾矿砂土壤上的定居显著提
高,表明五节芒定居显著性地改善了尾矿砂土壤微
/.: 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 *卷 生物的生长及其活性。!!"分析表明,土壤微生物 的总体变化(用主成分表示)与绝大多数土壤理化参 数呈显著正相关(除 #以外),进而进一步说明土
壤微生物参数是反映土壤水肥条件改善的重要指
标[%&]。然而,!!"分析表明,土壤微生物的总体变
化与土壤重金属指标呈显著负相关,这种负相关性
是否说明目前尾矿砂根际土壤中的重金属含量仍然
对土壤微生物生长及其活性存在着抑制作用还有待
于通过实验室模拟分析做进一步验证。然而,在本
研究中,土壤多酚氧化酶活性和呼吸熵均随着五节
芒在尾矿砂土壤上的定居不同程度地下降。土壤多
酚氧化酶主要来自于土壤真菌和细菌[’(],主要将土
壤酚类化合物转化为醌类,因而在土壤腐殖质转化
方面发挥作用[’’]。土壤多酚氧化酶的下降趋势可
能与土壤有机质和氮素(总氮、)+)),+(+)./01沿2!,6789 : 6 !,6789 ; !" # < =>494?@?A78 7B 2C D 58 EA84
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J/: 植 物 营 养 与 肥 料 学 报 59卷

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