楊惠子，陳明龍，周怡然，李璇，穆清，王麗娜，王貴鑫，張園

（蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009）

有機(jī)質(zhì)添加對(duì)鉛污染農(nóng)田土生態(tài)功能穩(wěn)定性的影響研究

楊惠子，陳明龍，周怡然，李璇，穆清，王麗娜，王貴鑫，張園*

（蘇州科技大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，江蘇 蘇州 215009）

應(yīng)用磷脂脂肪酸（PLFA）分析方法，研究有機(jī)質(zhì)的添加對(duì)受到不同程度鉛污染的土壤中微生物群落的結(jié)構(gòu)和多樣性的影響，探討土壤有機(jī)質(zhì)含量與鉛污染土壤穩(wěn)定性的相關(guān)關(guān)系。結(jié)果表明：在受到重金屬鉛污染的土壤微生物群落中細(xì)菌占主導(dǎo)地位；土壤鉛污染越嚴(yán)重、有機(jī)質(zhì)含量越低，土壤微生物的多樣性越低，反之多樣性越高；革蘭氏陰性菌和真菌與有機(jī)質(zhì)含量和土壤穩(wěn)定性呈顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.01）?？赏ㄟ^提高鉛污染土壤中有機(jī)質(zhì)含量來增強(qiáng)土壤的生態(tài)功能穩(wěn)定性。

鉛污染；磷脂脂肪酸；微生物；土壤穩(wěn)定性；聚類分析

土壤是人類賴以生存的主要資源之一，作為全球生態(tài)系統(tǒng)的一部分，土壤生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性對(duì)人類可持續(xù)發(fā)展具有重要意義[1]。然而，2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》[2]顯示，全國耕地土壤重金屬點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)12.1%。因重金屬在土壤中存在生物累積效應(yīng)，可通過水、植物等介質(zhì)影響人類健康，重金屬污染已成為國際上嚴(yán)峻的環(huán)境問題之一[3－6]。鉛作為一種毒性較高的重金屬，其對(duì)土壤的危害隨著鉛礦開采、冶煉以及制造業(yè)的快速發(fā)展而日益加劇[7]。

目前，鉛污染防治的科技支撐還較薄弱，主要體現(xiàn)在研究廣度和深度不夠[8]。因?yàn)檠芯客寥牢⑸锶郝涫峭ㄟ^微生物分離方法進(jìn)行的，不僅工作量大、研究成本高，而且許多微生物是無法人工分離培養(yǎng)的[9]。所以本研究在宏觀上以生態(tài)功能穩(wěn)定性為切入點(diǎn)，來評(píng)價(jià)土壤的質(zhì)量和健康水平。生態(tài)功能穩(wěn)定性可以利用抵抗力和恢復(fù)力兩個(gè)指標(biāo)進(jìn)行度量[10]，并預(yù)測重金屬脅迫下土壤生態(tài)功能的恢復(fù)速率與程度，其大小可由土壤微生物活性、多樣性及均勻性共同衡量，故本研究引入存在于活體微生物細(xì)胞膜的磷脂脂肪酸（Phospholipid Fatty Acid，PLFA），作為微生物的生物標(biāo)記（Biomarker）[11]，用于鑒定土壤微生物種類和識(shí)別微生物類群[12]，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物多樣性及均勻性的量化。通過對(duì)受到鉛污染并作相關(guān)處理的土壤中微生物群落的組成與活力的研究，體現(xiàn)土壤質(zhì)量以及微生物群落結(jié)構(gòu)與土壤質(zhì)量的相關(guān)性[13]。而MIDI Sherlock微生物自動(dòng)鑒定系統(tǒng)在速度與鑒定數(shù)量上占據(jù)明顯的優(yōu)勢，是一種能夠快速、準(zhǔn)確鑒定微生物的方法[14]。

本實(shí)驗(yàn)采用磷脂脂肪酸分析和MIDI Sherlock微生物鑒定系統(tǒng)結(jié)合，研究受鉛脅迫的農(nóng)田土壤的微生物群落結(jié)構(gòu)及土壤微生物和土壤穩(wěn)定性的相關(guān)影響。通過測定土壤微生物的呼吸強(qiáng)度來衡量土壤功能的抵抗力、恢復(fù)力及穩(wěn)定性，借助PLFA生態(tài)標(biāo)記的生態(tài)學(xué)參數(shù)，從微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性、均勻性及優(yōu)勢度方面，闡明土壤微生物對(duì)重金屬脅迫的敏感程度及其群落結(jié)果的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。旨在探討土壤有機(jī)質(zhì)含量對(duì)鉛污染土壤生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)的影響，為土壤生態(tài)功能的修復(fù)提供參考。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)方案及樣品采集

本實(shí)驗(yàn)所用土壤采集于江蘇省蘇州市郊區(qū)農(nóng)田土（31°15′4.39″N，120°34′28.74″E）。隨機(jī)選擇彼此相距10 m的3個(gè)地塊（范圍0.5 m×0.5 m）采集土壤，除去表層1 cm左右的浮土，采集表層1～20 cm處的潔凈土壤樣品，收集混合后進(jìn)行風(fēng)干并研磨過2 mm篩網(wǎng)備用。

1.2 底物誘導(dǎo)呼吸實(shí)驗(yàn)

將預(yù)處理過的土壤含水率調(diào)節(jié)至15%，分別進(jìn)行處理A和處理B（表1）。處理A：按土壤與蘆葦葉（C/ N=14.96）干重比3∶1混合，共800 g，添加不同濃度的PbCl2溶液（Pb的等效濃度依次為50、100、200 mg· kg-1混樣干重），處理編號(hào)分別為A1、A2、A3。處理B：純土壤800 g，不添加蘆葦葉，向其中添加與處理A相同濃度梯度的PbCl2溶液，編號(hào)分別為B1、B2、B3。設(shè)置空白組（Blank）：純土壤800g，不添加蘆葦及PbCl2溶液。處理A、B和Blank的土壤含水率均調(diào)節(jié)為18%。以土壤環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)GB 15618—1995（鉛的自然背景值為Pb≤35 mg·kg-1）作為鉛濃度添加的基本原則。

將每種處理后的土壤分別混合均勻，分裝于塑料瓶中28℃下培養(yǎng)，培養(yǎng)期間土壤含水率保持在18%。定義加入鉛脅迫當(dāng)天為第0 d，在加入鉛脅迫后第1、7、15、30、60 d進(jìn)行底物誘導(dǎo)呼吸速率實(shí)驗(yàn)（SIR）的測定[15]，各處理組分別設(shè)置3個(gè)平行重復(fù)，每次實(shí)驗(yàn)設(shè)置1組空白對(duì)照。

通過計(jì)算加Pb脅迫處理和無脅迫處理的相關(guān)底物誘導(dǎo)呼吸速率f（t），量化土壤微生物對(duì)擾動(dòng)的抵抗力f（1）、恢復(fù)力f（60）和功能穩(wěn)定性Sb（圖1），從而確定受Pb脅迫后的抵抗力和恢復(fù)力。定義Sb為彈性曲線面積。f（t）和Sb的計(jì)算公式見公式（1）和公式（2）[16]。

表1 底物誘導(dǎo)呼吸實(shí)驗(yàn)的樣品成分列表Table 1 Components of the experiment of substrate-induced respiration rate

圖1 土壤功能穩(wěn)定性計(jì)算分析Figure 1 Analysis of soil stability

式中：f（t）為第t d試驗(yàn)組CO2與對(duì)照組CO2的濃度比值；CO2-stressed（t）為試驗(yàn)組第t d的CO2的濃度；CO2-control（t）為對(duì)照組第t d的CO2的濃度；Sb為土壤穩(wěn)定性。

1.3 PLFA的提取與樣品檢測

稱取4 g（干重）土壤，置于離心管中，剩余土樣于烘箱中烘24 h，測得含水率。向離心管中加入1∶1.2∶2.4的磷酸緩沖液、三氯甲烷、甲醇，于暗處劇烈振蕩2 h，離心；轉(zhuǎn)移上清液并加入磷酸緩沖液和三氯甲烷，劇烈振蕩，加入11.5 mL提取液于剩余土壤中，搖動(dòng)，離心，轉(zhuǎn)移上清液，搖動(dòng)，封口靜置過夜。液體分為兩相，將試管中下層溶液放入大試管中，30℃水浴加熱后氮吹至1 mL。調(diào)解萃取小柱，將濃縮液及沖洗液加入萃取小柱，向萃取小柱加入1∶2的三氯甲烷、丙酮，棄去，向萃取小柱中加入5 mL甲醇并收集淋洗液，32℃水浴，氮吹濃縮，加入1∶1甲醇∶甲苯和氫氧化鉀溶液，搖勻，37℃水浴加熱，加入0.15∶1∶1的1 mol·L-1醋酸溶液、己烷、超純水，振蕩，將上層溶液移入小瓶氮吹至干，下層加己烷，振蕩。用移液槍加己烷于干燥樣品中，搖動(dòng)，檢測前轉(zhuǎn)入色譜儀專用的內(nèi)襯管。此后2～3 d在-20℃保存，超過3 d在-80℃保存[17]。

PLFA鑒定采用美國MIDI公司（MIDI，Newark，Delaware，美國）開發(fā)的Sherlock微生物鑒定系統(tǒng)（Sherlock MIS 6.2）[18]。此系統(tǒng)備有圖譜識(shí)別軟件和迄今為止微生物鑒定系統(tǒng)中最大的數(shù)據(jù)庫資源，包括嗜氧菌1100余種，厭氧菌800余種，酵母菌和放線菌300余種，共計(jì)超過2200種[19]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

1.4.1 PLFA生物標(biāo)記生態(tài)學(xué)參數(shù)

本研究將PLFA生物標(biāo)記作為數(shù)量測度，引入生態(tài)學(xué)多樣性測度Shannon-Wiener指數(shù)（H）[20]、豐富度（S）[20-21]和Pielou均勻度指數(shù)（J）[20-21]、Simpson優(yōu)勢度指數(shù)（D）[21]等方法，計(jì)算微生物PLFA生物標(biāo)記生態(tài)學(xué)參數(shù)，通過相關(guān)系數(shù)，分析各參數(shù)的相關(guān)性。重要生態(tài)學(xué)參數(shù)的計(jì)算方法如下：

式中：Pi指第i種特征磷脂脂肪酸占實(shí)驗(yàn)中總的特征磷脂脂肪酸個(gè)數(shù)的比例，Pi=Ni/N，Ni為處理i的特征磷脂脂肪酸個(gè)數(shù)，N為該實(shí)驗(yàn)中總特征磷脂脂肪酸個(gè)數(shù)；S為微生物群落中PLFA生物標(biāo)記出現(xiàn)的頻次，即豐富度。

1.4.2 數(shù)據(jù)處理方法

所有測定結(jié)果均為3次重復(fù)的平均值。用SPSS 22.0進(jìn)行PLFA的主成分分析、相關(guān)性分析、分層聚類分析，為保證結(jié)果可靠性，減少誤差，僅分析含量高于0.1%的脂肪酸[22]。所用圖表統(tǒng)一采用Origin 8.0處理。

2 結(jié)果與討論

2.1 底物誘導(dǎo)呼吸

底物誘導(dǎo)呼吸作用是一種廣泛用于測定土壤微生物量的生理方法，并能在一定程度上揭示環(huán)境脅迫情況，與土壤環(huán)境質(zhì)量密切相關(guān)[23]。當(dāng)土壤中加入易降解底物或基質(zhì)（例如葡萄糖）時(shí)，呼吸速率立即提高，提高量與微生物生物量的大小成正比[24]。據(jù)此通過測定加入底物后短時(shí)間內(nèi)呼吸產(chǎn)生的CO2量，來估測土壤中微生物群落多樣性[25-26]。由圖2可以看出，無論P(yáng)b濃度高低，在第1、7、15 d處理A、B中底物誘導(dǎo)呼吸強(qiáng)度均為先增強(qiáng)后減弱，且呼吸強(qiáng)度均在第7 d達(dá)到峰值，但處理A中底物誘導(dǎo)呼吸強(qiáng)度高于處理B中的呼吸強(qiáng)度，說明微生物生物量在15 d中呈現(xiàn)先增長后降低的趨勢，但處理A中的微生物生物量高于處理B。在第30 d后，處理A中底物誘導(dǎo)呼吸大幅度增強(qiáng)，但處理B中底物誘導(dǎo)呼吸增強(qiáng)緩慢并趨于平緩，在有機(jī)質(zhì)添加的情況下，處理A中的土壤微生物量增加，土壤的生物多樣性提高，而處理B的生物多樣性基本無顯著變化。因此，對(duì)于處理A，添加有機(jī)質(zhì)后會(huì)將土壤中的鉛離子固定，從而對(duì)土壤重金屬的生物有效性有一定的抑制效果[27]，對(duì)于微生物的生長繁殖有較好的促進(jìn)作用，促使微生物生物量增加，增強(qiáng)土壤的恢復(fù)能力。而對(duì)于處理B，由于缺少有機(jī)質(zhì)對(duì)鉛的吸附固定作用，增強(qiáng)了鉛對(duì)微生物的毒性作用，抑制了微生物的生命活動(dòng)，因而不利于微生物對(duì)鉛離子的吸附和轉(zhuǎn)化，使土壤的恢復(fù)能力下降。

圖2 不同處理方式下土壤二氧化碳呼吸量與時(shí)間的關(guān)系Figure 2 Respiration of CO2during incubation time under different treatments

2.2 土壤抵抗力、恢復(fù)力及穩(wěn)定性

通過對(duì)土壤微生物呼吸強(qiáng)度的數(shù)據(jù)結(jié)果采用公式（1）進(jìn)行處理轉(zhuǎn)換，計(jì)算得到各組抵抗力f（1）和恢復(fù)力f（60），并由公式（2）計(jì)算出土壤的穩(wěn)定性（Sb），如表2所示。處理B中土壤的抵抗力隨著土壤鉛含量的增加而降低，而處理A中土壤的抵抗力隨著土壤鉛含量的增加先升高后降低。這是由于重金屬鉛會(huì)與土壤中有機(jī)質(zhì)發(fā)生吸附作用，使鉛的生物毒性減弱[28]，故在處理A中有機(jī)質(zhì)的加入對(duì)重金屬鉛的毒性起到了一定的緩沖作用。因此，有機(jī)質(zhì)含量高的土壤可以抵抗更高濃度的鉛污染。處理A、B中土壤的恢復(fù)力均隨著土壤中鉛濃度的增加先升高后降低。這是由于一定濃度的鉛脅迫可以刺激土壤中的微生物通過加快新陳代謝來抵御這種逆境，從而增強(qiáng)了微生物的呼吸作用[29]，反映在恢復(fù)力上則是使其升高；而當(dāng)鉛污染的程度過重時(shí)，土壤微生物的活性則會(huì)遭到抑制[28]，故土壤恢復(fù)力下降。處理A、B中土壤穩(wěn)定性均隨著土壤中鉛離子含量的升高而降低。但由于有機(jī)質(zhì)表面富含的官能團(tuán)對(duì)重金屬元素有較強(qiáng)的富集和配位能力，能使土壤中的重金屬形態(tài)由交換態(tài)和溶液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)樘妓猁}結(jié)合態(tài)、氧化物結(jié)合態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)，從而起到固化（沉淀）或鈍化作用[30]，故與處理B相比，處理A中土壤的恢復(fù)力及穩(wěn)定性高。

表2 不同處理方式下土壤的抵抗力、恢復(fù)力及穩(wěn)定性Table 2 Soil resistance，resilience and stability under different treatments

2.3 土壤微生物PLFA的表征菌落及含量

各菌落占微生物總量的百分比見圖3。從中可以發(fā)現(xiàn)，Blank土壤中主要微生物的總體分布情況是：革蘭氏陰性菌>革蘭氏陽性菌>真菌。在處理A中：A1中革蘭氏陰性菌>真菌>革蘭氏陽性菌，A2中革蘭氏陰性菌占比最高且真菌的占比與革蘭氏陽性菌相近，A3中革蘭氏陰性菌>革蘭氏陽性菌>真菌。而在處理B中：革蘭氏陽性菌>革蘭氏陰性菌>真菌。除此之外，A1、A2、A3中的革蘭氏陽性菌所占比重呈遞增趨勢；B1、B2、B3中的各菌落含量無明顯差異。處理B中的優(yōu)勢菌種是革蘭氏陽性菌，占微生物量的百分比最高（約為62%），而添加有機(jī)質(zhì)的處理A中革蘭氏陰性菌與真菌占微生物量的百分比明顯增加，其對(duì)應(yīng)的穩(wěn)定性也較高，具體的相關(guān)性分析見2.6節(jié)。

圖3 不同處理方式下菌種分類累加值所占百分比Figure 3 Ratio of accumulated content of microbial communities under different treatments

2.4 土壤微生物群落的生態(tài)學(xué)參數(shù)

不同處理下土壤微生物群落PLFA生物標(biāo)記共檢測到89個(gè)，根據(jù)公式（3）～公式（5），計(jì)算得到土壤微生物群落的豐富度（S）、多樣性（H）、均勻度（J）及優(yōu)勢度（D），統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3。在處理A中，革蘭氏陽性菌的優(yōu)勢度高，各微生物群落的豐富度高；而在處理B中，革蘭氏陰性菌和真菌的優(yōu)勢度高，各微生物群落的豐富度較高。與Blank對(duì)比，處理A、B中微生物群落的多樣性和均勻度均有所下降，這是由于重金屬鉛的加入使微生物代謝活性滯后，對(duì)土壤養(yǎng)分利用低所導(dǎo)致[31]；但豐富度均有所增加且處理A高于處理B，說明添加有機(jī)質(zhì)有利于增加土壤微生物的豐富度，并能對(duì)土壤微生物多樣性的減少起到阻礙作用，進(jìn)而提高土壤的抵抗力、恢復(fù)力和穩(wěn)定性；對(duì)均勻度的影響則不大。

2.5 土壤微生物PLFA生物標(biāo)記的聚類分析

以各PLFA生物標(biāo)記參數(shù)值為指標(biāo)，以各PLFA為樣本，構(gòu)建分析矩陣，并以歐氏距離為尺度，用最小距離法進(jìn)行系統(tǒng)聚類，結(jié)果見圖4。結(jié)果表明，可將其分成八大類，各類PLFA生物標(biāo)記相對(duì)生物量大小順序?yàn)椋孩耦?Ⅱ類>Ⅲ類>Ⅳ類>Ⅴ類>Ⅵ類>Ⅶ類>Ⅷ類。

第Ⅰ類：PLFA生物標(biāo)記含量高，在樣方中分布的頻次較高，多樣性指數(shù)高，屬于該類的PLFA為16∶0，表征假單胞菌[32]。

第Ⅱ類：PLFA生物量高，在樣方中分布的頻次較高，多樣性較高，屬于該類的PLFA為18∶1 ω8c，代表著主導(dǎo)革蘭氏陰性菌的屬性，生物量含量較高；以及18∶2 ω6c，代表著主導(dǎo)真菌的屬性。

第Ⅲ類：PLFA生物量高，在樣方中分布的頻次較高，多樣性中等偏低，屬于該類的PLFA為16∶1 ω3c，代表著主導(dǎo)革蘭氏陰性菌的屬性，生物量含量較高。

第Ⅳ類：PLFA含量中等，在樣方中分布的頻次較高，多樣性中等或較高，屬于該類的PLFA有20∶0 10-methyl，代表著主導(dǎo)放線菌的屬性；以及18∶1 ω9c，代表著主導(dǎo)細(xì)菌的屬性。

第Ⅴ類：PLFA生物標(biāo)記含量中等，在樣方中分布的頻次較高，多樣性中等偏高，屬于該類的PLFA有16∶0 10-methyl，代表著主導(dǎo)放線菌的屬性；以及15∶0 iso，代表著主導(dǎo)革蘭氏陽性菌的屬性。

第Ⅵ類：PLFA生物標(biāo)記含量中等，在樣方中分布的頻次中等偏低，多樣性中等偏低，屬于該類的PLFA有18∶1 ω7c DMA，代表著主導(dǎo)厭氧菌的屬性；18∶1 ω7c和19∶0 cyclo ω9c，代表著主導(dǎo)革蘭氏陰性菌的屬性。

表3 不同處理下不同菌群的生態(tài)學(xué)參數(shù)Table 3 Ecological parameters of different strains in different treatments

圖4 微生物群落PLFA生物標(biāo)記各生態(tài)學(xué)參數(shù)聚類分析Figure 4 Cluster analysis of PLFA ecological parameters value of microbial community

第Ⅶ類：PLFA生物標(biāo)記含量較低，在樣方中分布的頻次中等偏低，多樣性中等偏低，屬于該類的PLFA有19∶0 cyclo ω7c，代表著主導(dǎo)革蘭氏陰性菌的屬性；16∶3 ω6c和18∶0 cyclo ω6c，分別代表著主導(dǎo)原生動(dòng)植物和細(xì)菌的屬性。

第Ⅷ類：其余PLFA全部歸為第Ⅷ類，其特點(diǎn)為PLFA生物標(biāo)記含量低，在樣方中分布的頻次低，多樣性低。

分層聚類結(jié)果顯示，第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類PLFA生物標(biāo)記在處理A中的含量明顯高于處理B，生物標(biāo)記含量較高，多表征革蘭氏陰性菌和真菌；第Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ類PLFA生物標(biāo)記屬于過渡型生物標(biāo)記，特點(diǎn)是隨時(shí)間的變化其含量在不同處理方式下的波動(dòng)較大，生物標(biāo)記含量中等；第Ⅶ類PLFA生物標(biāo)記僅在處理B中出現(xiàn)，生物標(biāo)記含量低，多表征原生動(dòng)物和細(xì)菌；第Ⅷ類PLFA生物標(biāo)記在各組處理中的分布較為分散，無顯著規(guī)律性。這說明添加有機(jī)質(zhì)可顯著促進(jìn)第Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類PLFA所表征菌群的生長繁殖，借助此類菌群對(duì)土壤鉛污染的凈化作用，達(dá)到改善土壤環(huán)境質(zhì)量，提高土壤的抵抗力、恢復(fù)力及穩(wěn)定性的目的。

2.6 不同類型菌群與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析

實(shí)驗(yàn)測得未添加鉛污染的土壤中鉛的含量為5.58 mg·kg－1，有機(jī)質(zhì)含量的占比為4.05%，可溶性有機(jī)碳（DOC）的含量為23.49 g·kg－1。所有處理中不同類型菌落含量占比與土壤理化性質(zhì)的Pearson相關(guān)系數(shù)見表4。從表中可以看出：

（1）不同類型菌落與土壤中有機(jī)質(zhì)的含量、恢復(fù)力和穩(wěn)定性呈顯著相關(guān)關(guān)系，而與土壤鉛含量、抵抗力無顯著相關(guān)性（P＜0.05）。

（2）革蘭氏陽性菌與革蘭氏陰性菌含量與土壤穩(wěn)定性高度線性相關(guān)（P＜0.01）。革蘭氏陰性菌細(xì)胞壁表面的羧基與革蘭氏陽性菌細(xì)胞壁表面的羧基和糖醛酸上的磷酸基對(duì)重金屬具有富集作用[33]，有利于富集轉(zhuǎn)化鉛離子，因此與土壤穩(wěn)定性具有顯著相關(guān)性。

（3）革蘭氏陰性菌、真菌與土壤中有機(jī)質(zhì)的含量、恢復(fù)力和穩(wěn)定性呈顯著正相關(guān)。這與2.3節(jié)中穩(wěn)定性高的組別革蘭氏陰性菌與真菌占微生物量的百分比更高相對(duì)應(yīng)。研究表明，霉菌、酵母菌等真菌有較好的重金屬吸附能力，原因是真菌具有菌絲體粗大、吸附后易脫離以及吸附量大等特點(diǎn)[34]。在2.5節(jié)聚類分析Ⅰ類中生物標(biāo)記含量最高的假單胞菌為革蘭氏陰性細(xì)菌，而革蘭氏陰性菌的富集作用與真菌的吸附作用是其與土壤恢復(fù)力、穩(wěn)定性呈顯著正相關(guān)的原因之一。

表4 變量與各影響因子的相關(guān)系數(shù)Table 4 Correlation coefficient of influence factors and variables

3 結(jié)論

（1）土壤中的微生物普遍對(duì)低濃度的鉛污染表現(xiàn)出一定的抵抗性，在較高濃度的鉛污染下，革蘭氏陽性菌表現(xiàn)出了較好的抵抗性，而真菌含量與土壤微生物的豐富度都顯著降低。

（2）有機(jī)質(zhì)含量高且穩(wěn)定性高的土壤中16∶0、18∶1 ω8c、18∶2 ω6c和16∶1 ω3c等PLFA的含量較高，而19∶0 cyclo ω7c、16∶3 ω6c和18∶0 cyclo ω6c等PLFA僅在鉛污染較為嚴(yán)重的土壤中出現(xiàn)。

（3）有機(jī)質(zhì)的添加使微生物群落中革蘭氏陰性菌和真菌比例明顯增加，革蘭氏陰性菌對(duì)重金屬的富集能力與真菌對(duì)重金屬的吸附能力減弱了土壤中鉛污染的影響，從而使土壤的穩(wěn)定性提高。

上述土壤微生物生物量、微生物群落結(jié)構(gòu)變化的過程、耐性和機(jī)理，特別是對(duì)特征功能基因的鑒定和篩選及其在土壤污染修復(fù)過程中的作用機(jī)制，今后需要進(jìn)一步加強(qiáng)研究，以便為重金屬污染土壤的修復(fù)提供科學(xué)依據(jù)。

致謝：感謝南京師范大學(xué)鄧歡老師及其團(tuán)隊(duì)對(duì)本項(xiàng)目實(shí)驗(yàn)的技術(shù)支持。

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Effects of organic matter on the ecological stability of lead contaminated agricultural soil

YANG Hui－zi,CHEN Ming－long,ZHOU Yi－ran,LI Xuan,MU Qing,WANG Li－na,WANG Gui－xin,ZHANG Yuan*
（School of Environmental Science and Engineering,Suzhou University of Science and Technology,Suzhou 215009,China）

This experiment explored the relationship between soil organic matter content and the stability of lead contaminated soil,and studied the effects of different levels of lead contaminated soil amended by adding organic matters on the microbial community structure and diversity using the phospholipid fatty acid（PLFA）analysis method.The results showed that the bacteria are dominant in lead contaminated soil microbial community.The less lead contamination and the less organic matter content in the soil,the lower soil microbial diversity it will have,whereas the diversity is higher.G－and fungus with organic content and soil stability are significant positive correlations（P＜0.01）;the ecological stability of lead contaminated soil can be enhanced by improving soil organic matter content.

lead pollution;phospholipid fatty acid;microbial;soil stability;clustering analysis

X53

A

1672－2043（2017）04－0694－08

10.11654/jaes.2016－1383

2016－10－30

楊惠子（1996—），女，山東德州人，本科在讀，主要研究方向?yàn)橥寥牢廴拘迯?fù)。E－mail：1004816139@qq.com

*通信作者：張園E－mail：yuanzhang_1001@mail.usts.edu.cn

蘇州市分離凈化材料與技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室項(xiàng)目（SZS201512）；蘇州市科技計(jì)劃項(xiàng)目（SNG201613）；2016年國家級(jí)大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（201610332020）；江蘇省環(huán)境科學(xué)與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題項(xiàng)目（Zd131201）

Project supported：The Program of Separation and Purification Material and Technology Key Laboratory of Suzhou（SZS201512）；The Science and Technology Plan Program of Suzhou（SNG201613）；The National Innovative Entrepreneurial Training program of College Students in 2016（201610332020）；The Jiangsu Key Laboratory Open Projects of Environmental Science and Engineering（Zd131201）

楊惠子，陳明龍，周怡然,等.有機(jī)質(zhì)添加對(duì)鉛污染農(nóng)田土生態(tài)功能穩(wěn)定性的影響研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（4）：694－701.

YANG Hui－zi,CHEN Ming－long,ZHOU Yi－ran,et al.Effects of organic matter on the ecological stability of lead contaminated agricultural soil[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（4）:694－701.