铅锌矿开采产生的矿渣对生态环境造成了严重破坏,尤其矿区重金属造成的环境污染问题亟待解决.芒草作为重要的能源植物,具有产量高和较强重金属耐受性的特点,在铅锌矿区重金属污染植物修复中具有重要的应用潜力.为探究典型铅锌矿区土壤...铅锌矿开采产生的矿渣对生态环境造成了严重破坏,尤其矿区重金属造成的环境污染问题亟待解决.芒草作为重要的能源植物,具有产量高和较强重金属耐受性的特点,在铅锌矿区重金属污染植物修复中具有重要的应用潜力.为探究典型铅锌矿区土壤重金属生态风险程度、芒草根际土壤微生物群落结构和功能,以贵州省赫章县铅锌矿区为研究对象,利用宏基因组技术,采用潜在生态风险评价方法,分析矿区土壤重金属污染潜在生态风险及其芒草根际与非根际土壤理化性质、微生物群落结构和代谢功能.结果表明,铅锌矿区土壤pH值和电导率(EC)在不同污染区、芒草根际与非根际均存在显著差异(P<0.05),土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(−)-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、速效磷(AP)和有机质(SOM)的含量呈现为低污染区高于高污染区,芒草根际高于非根际.研究区土壤铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、铬(Cr)和铜(Cu)的含量均高于贵州省土壤背景值,低污染区和高污染区潜在生态风险指数分别为70.34(轻微生态风险)和1429.89(极强生态风险).芒草根际与非根际土壤微生物相对丰度差异不显著,高污染区与低污染区呈显著差异(P<0.05).低污染区变形菌门(Proteobacteria)和慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)的相对丰度显著高于高污染区(P<0.05),而放线菌门(Actinobacteria)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)显著低于高污染(P<0.05).微生物群落丰度与pH、TP均呈显著相关性(P<0.05),与TN、Cr均无显著相关性,与其他环境因子(EC、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N、AP、SOM、Pb、Zn、Cd、Cu)呈极显著相关性(P<0.05).重金属污染程度改变芒草根际与非根际土壤碳代谢(Carbon metabolism)、氨基酸生物合成(Biosynthesis of amino acids)、乙醛酸和二羧酸代谢(Glyoxylate and dicarboxylate metabolism)和ABC转运器(ABC transporters)等功能组的基因丰度.因此,铅锌矿区土壤微生物群落结构和功能显著受重金属污染程度的影响,本研究结果可为铅锌矿区土壤重金属污染生物修复提供依据.展开更多
文摘铅锌矿开采产生的矿渣对生态环境造成了严重破坏,尤其矿区重金属造成的环境污染问题亟待解决.芒草作为重要的能源植物,具有产量高和较强重金属耐受性的特点,在铅锌矿区重金属污染植物修复中具有重要的应用潜力.为探究典型铅锌矿区土壤重金属生态风险程度、芒草根际土壤微生物群落结构和功能,以贵州省赫章县铅锌矿区为研究对象,利用宏基因组技术,采用潜在生态风险评价方法,分析矿区土壤重金属污染潜在生态风险及其芒草根际与非根际土壤理化性质、微生物群落结构和代谢功能.结果表明,铅锌矿区土壤pH值和电导率(EC)在不同污染区、芒草根际与非根际均存在显著差异(P<0.05),土壤铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、硝态氮(NO_(3)^(−)-N)、总氮(TN)、总磷(TP)、速效磷(AP)和有机质(SOM)的含量呈现为低污染区高于高污染区,芒草根际高于非根际.研究区土壤铅(Pb)、锌(Zn)、镉(Cd)、铬(Cr)和铜(Cu)的含量均高于贵州省土壤背景值,低污染区和高污染区潜在生态风险指数分别为70.34(轻微生态风险)和1429.89(极强生态风险).芒草根际与非根际土壤微生物相对丰度差异不显著,高污染区与低污染区呈显著差异(P<0.05).低污染区变形菌门(Proteobacteria)和慢生根瘤菌(Bradyrhizobium)的相对丰度显著高于高污染区(P<0.05),而放线菌门(Actinobacteria)和鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)显著低于高污染(P<0.05).微生物群落丰度与pH、TP均呈显著相关性(P<0.05),与TN、Cr均无显著相关性,与其他环境因子(EC、NH_(4)^(+)-N、NO_(3)^(−)-N、AP、SOM、Pb、Zn、Cd、Cu)呈极显著相关性(P<0.05).重金属污染程度改变芒草根际与非根际土壤碳代谢(Carbon metabolism)、氨基酸生物合成(Biosynthesis of amino acids)、乙醛酸和二羧酸代谢(Glyoxylate and dicarboxylate metabolism)和ABC转运器(ABC transporters)等功能组的基因丰度.因此,铅锌矿区土壤微生物群落结构和功能显著受重金属污染程度的影响,本研究结果可为铅锌矿区土壤重金属污染生物修复提供依据.
