王金成， 井明博， 張紹鵬， 周天林， 劉光琇， 陳 拓， 吳勝偉

(1.隴東學(xué)院 生命科學(xué)與技術(shù)學(xué)院， 甘肅 慶陽(yáng) 745000； 2.甘肅省高校隴東生物資源保護(hù)與利用省級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 甘肅 慶陽(yáng) 745000； 3.甘肅省極端環(huán)境微生物資源與工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)科學(xué)院西北生態(tài)環(huán)境資源研究院， 甘肅 蘭州 730000； 4.中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司第十一采油廠， 甘肅 慶陽(yáng) 745000； 5.西安環(huán)發(fā)生物科技有限公司， 陜西 西安 710068)

當(dāng)今環(huán)保領(lǐng)域石油污染土壤修復(fù)技術(shù)可采用物理法、化學(xué)法和生物法，其中生物法以其環(huán)境友好、成本低和大面積原位操作等特點(diǎn)因此受到環(huán)境科學(xué)工作者的廣泛關(guān)注[1]。然而，油污土壤場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)效果易受土壤生物學(xué)及非生物學(xué)環(huán)境因素的影響[2]，其中土壤酶活性和微生物學(xué)特性等生物學(xué)環(huán)境因子是決定油污土壤場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)效果的關(guān)鍵因素[3]。目前，中國(guó)北方油污土壤生態(tài)修復(fù)對(duì)象主要包括落地原油和清罐原油，由于土壤油污含量高低不一且無(wú)法人為控制，因此土壤初始油污濃度高低則成為限制生物修復(fù)效果的主要環(huán)境因素之一。

近年來(lái)，生物炭作為一種新型功能性土壤調(diào)理劑，以其高比表面積、強(qiáng)電子交換性和強(qiáng)大的吸附作用等特點(diǎn)能有效改善土壤理化性質(zhì)、酶活性和微生物生長(zhǎng)環(huán)境，從而提升土壤污染物降解速率因此受到國(guó)內(nèi)外污染土壤修復(fù)領(lǐng)域科研人員的廣泛應(yīng)用[4-5]。但目前有關(guān)生物修復(fù)時(shí)外源施用生物質(zhì)炭的相關(guān)研究主要集中在重金屬污染土壤方面[6-8]，但有關(guān)利用生物質(zhì)炭實(shí)施石油污染土壤生物修復(fù)技術(shù)的研究報(bào)道相對(duì)較少，且研究?jī)?nèi)容主要集中在不同生物質(zhì)炭原材料、不同的裂解溫度和施用量對(duì)土壤石油污染物生物修復(fù)效果的影響等方面[6,9-10]。而有關(guān)輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)植物修復(fù)過(guò)程中外源施用生物質(zhì)炭的相關(guān)報(bào)道則相對(duì)較少。

為此，本研究利用隴東黃土高原地區(qū)資源極為豐富的玉米秸稈制備生物質(zhì)炭，以本研究團(tuán)隊(duì)之前報(bào)道的金盞菊(Calendulaofficinalis)為供試植物[2]，在長(zhǎng)慶油田公司第二采油廠隴東污泥處理站進(jìn)行了為期4個(gè)月的油污土壤場(chǎng)地修復(fù)試驗(yàn)。研究了在輕重兩種油污濃度脅迫下外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭土壤總石油烴(total petroleum hydrocarbons，TPH)去除率、酶活性及微生物群落結(jié)構(gòu)的變化情況，目的在于：①分析探討重度污染時(shí)植物修復(fù)過(guò)程中外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭能否有效增加土壤TPH去除率；②明確輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)植物修復(fù)過(guò)程中土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和酶活性對(duì)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)情況。本研究旨在為隴東黃土高原地區(qū)開(kāi)展油污土壤場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)工作提供新的技術(shù)方案和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料。

1 材料和方法

1.1 供試油污土樣來(lái)源和試驗(yàn)設(shè)置

場(chǎng)地修復(fù)地點(diǎn)位于甘肅省慶陽(yáng)市馬嶺鎮(zhèn)長(zhǎng)慶油田公司采油二廠隴東油泥處理站(東經(jīng)107°22′19″，北緯30°36′15″)。本次試驗(yàn)設(shè)置了輕度(5%)和重度(20%)兩種油污濃度污染土壤，輕度污染土壤為處理站在各井場(chǎng)所收集的落地原油污染土壤(TPH=5.08±0.39%)，而重度污染土壤則通過(guò)向TPH含量為40.75±2.86%清罐原油中添加落地原油污染土壤的方式配置而成。其中石油烴密度為0.926 g/cm3，烷烴含量58.67%，芳烴含量19.86%，膠質(zhì)和瀝青質(zhì)含量11.94%，其他組分占9.53%。澆水平衡2周后測(cè)得TPH含量分別為4.87±1.15%和21.94±1.06%，文中以設(shè)置濃度為標(biāo)識(shí)。

試驗(yàn)設(shè)置如表1所示，共計(jì)包括6個(gè)處理組，分別為輕度(TPH=5%)污染脅迫組(B5，J5，JB5)和重度(TPH=20%)污染脅迫組(B20，J20，JB20)以及2個(gè)對(duì)照組(CK5和CK20)。由西安環(huán)發(fā)生物科技有限公司負(fù)責(zé)修建束沿，深度為50 cm，大小為6 m×2 m，土層鋪設(shè)厚度為25—30 cm。輕度污染土壤容重和pH值分別為1.34±0.28 g/cm3和8.78±0.11，重度污染土壤容重和pH值則分別為1.63±0.52 g/cm3和9.05±0.15。包括對(duì)照組(CK)在內(nèi)，每個(gè)油污濃度設(shè)置設(shè)3個(gè)重復(fù)，共計(jì)24個(gè)束沿修復(fù)池。試驗(yàn)開(kāi)始于2018年5月1日，結(jié)束于2018年9月1日，試驗(yàn)周期為4個(gè)月，生物質(zhì)炭施用量為5%，其中植物修復(fù)組(J5，JB5，J20和JB20)播撒金盞菊種子500粒，覆土厚度約為1 cm，每3 d澆水一次，使土壤田間持水量保持在65%左右。

表1 不同處理組設(shè)置

1.2 測(cè)定指標(biāo)及方法

1.2.1 生物質(zhì)炭制備 玉米秸稈清洗后105 ℃烘干(24 h)，粉碎至1～2 cm長(zhǎng)的小段后在馬弗爐中350 ℃下缺氧裂解4.5 h，冷卻后過(guò)60目篩備用[10]?；曳趾亢蚿H值分別為35.74±1.71%和7.07±0.05，將制備好的玉米秸稈生物質(zhì)炭通過(guò)攪拌機(jī)與油污土樣進(jìn)行充分?jǐn)嚢枰源_保均一性。

1.2.2 土壤酶活性測(cè)定 土壤脫氫酶采用氯化三苯基四氮唑(TTC)法測(cè)定，多酚氧化酶采用鄰苯三酚比色法測(cè)定，多酚氧化酶活性以1 g土壤中紫色沒(méi)食子素的毫克數(shù)表示[2-3]。

1.2.3 土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分析 委托北京百邁客生物科技有限公司。利用試劑盒(D5625-01，Soil DNA Kit，OMEGA，USA)提取土壤微生物總DNA。以341F/805R(341F引物: 5’-CCCTACACGACGCTCTTCCGATCTG-3’；805R引物:5’-GACTGGAGTTCCTTGGCACCCGAGAATTCCA-3’)對(duì)總DNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增[7]。擴(kuò)增步驟:94 ℃預(yù)變性3 min，94 ℃變性30s，45 ℃退火20 s，65 ℃延伸30 s，重復(fù)5個(gè)循環(huán)；94 ℃變性20 s，55 ℃退火20 s，72 ℃延伸30 s，重復(fù)20個(gè)循環(huán)；引入Illumina橋式PCR兼容引物，95 ℃預(yù)變性30 s，95 ℃變性15 s，55 ℃退火15 s，72 ℃延伸30 s，重復(fù)5個(gè)循環(huán)。將PCR產(chǎn)物回收純化后，利用Illumina HiSeq 2500平臺(tái)進(jìn)行土壤微生物高通量分析。

1.2.4 土壤TPH殘留量測(cè)定及TPH去除率計(jì)算 土壤TPH含量采用超聲—索氏萃取—重量法測(cè)定[10]。稱(chēng)取5 g風(fēng)干土樣于50 ml離心管中，加20 ml二氯甲烷后60W功率下超聲萃取15 min，4 000 r/min離心10 min，收集上清液至已恒重的燒瓶中，重復(fù)萃取3次后將全部上清液54 ℃旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，稱(chēng)重。前后重量差即為土壤TPH含量。TPH去除率計(jì)算公式如下：

1.3 數(shù)據(jù)處理與計(jì)算

利用SPSS 19.0和R2.15.2對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，用Origin 8.0和R 2.15.2作圖。對(duì)土壤TPH去除率、根際土壤酶活性、微生物群落多樣性及其相對(duì)豐度等指標(biāo)的測(cè)定值進(jìn)行單因素方差分析，多重比較采用Duncan法，在95%水平分析差異顯著性。為了解析輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)上述指標(biāo)對(duì)金盞菊修復(fù)時(shí)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)情況。基于Bray-Curtis相異指數(shù)，使用“envfit”函數(shù)，經(jīng)Mantel檢驗(yàn)與不同處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)的上述土壤環(huán)境指標(biāo)擬合不同處理組菌群結(jié)構(gòu)的非度量多維尺度(NMDS)排序圖。為防止樣點(diǎn)在各象限的分布發(fā)生移位，在擬合時(shí)對(duì)NMDS的排序軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，以確保NMDS第一軸能夠最大程度表征群落相異性的變異。不同處理組矩陣及矢量數(shù)據(jù)集分別用Bray-Curtis與Euclidean距離表示[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 輕重兩種油污濃度脅迫下金盞菊根際土壤TPH去除率對(duì)施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)

圖1為輕重兩種油污濃度脅迫下不同處理組土壤TPH去除率變化情況。F檢驗(yàn)結(jié)果顯示，輕重兩種油污濃度脅迫下不同處理組土壤TPH去除率差異極顯著(p<0.01)。多重比較(Duncan，α=0.05)結(jié)果顯示進(jìn)一步顯示，輕度污染時(shí)(TPH=5%)土壤TPH去除率依次為JB5(61.95±1.39%)>J5(49.59±2.14%)>B5(41.94±1.83%)>CK5(12.52±1.16%)(p<0.05)，其中JB5，J5和B5處理組與CK5相比土壤TPH去除率分別增加了4.95，3.96，3.35倍，表明輕度污染時(shí)3種處理方式均可有效增加土壤TPH去除率。重度污染脅迫時(shí)(TPH=20%)，土壤TPH去除率依次為JB20(56.44±1.89%)>B20(29.13±2.77%)>J20(20.90±2.36%)>CK20(5.91±1.05%)(p<0.05)，與CK20相比，JB20，B20和J20處理方式土壤TPH去除率分別增加了9.54，4.93，3.54倍，說(shuō)明在重度油污時(shí)3種處理方式亦能顯著增加土壤TPH去除率，其中金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理方式(JB5和JB20)在輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)土壤TPH去除率均顯著高于其他處理組(p<0.05)。

注：不同黑色和白色小寫(xiě)字母分別表示輕度和重度油污濃度脅迫下土壤TPH去除率在不同處理組間差異顯著(Duncan，α=0.05)；不同大寫(xiě)字母表示輕重兩種油污濃度脅迫下土壤TPH去除率在不同處理組間差異顯著(Duncan，α=0.05)；橫坐標(biāo)上不同處理的具體意思詳見(jiàn)表1。下同。

其次，就相同處理方式在輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)土壤TPH去除率變化情況而言(見(jiàn)圖1)，重度污染時(shí)玉米秸稈生物質(zhì)炭處理組(B20)和金盞菊單獨(dú)處理組(J20)土壤TPH去除率與其輕度污染時(shí)相比分別下降了30.54%和57.85%，原因可能是由于重度污染會(huì)增加土壤黏度、阻礙土壤呼吸，從而限制了生物質(zhì)炭吸附作用和金盞菊的生長(zhǎng)，進(jìn)而引起了玉米秸稈生物質(zhì)炭和單獨(dú)金盞菊處理方式土壤TPH去除率的顯著降低。此外，JB5和JB20處理組土壤TPH去除率在輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)無(wú)顯著差異，說(shuō)明油污濃度在一定范圍內(nèi)的變化對(duì)金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理方式土壤TPH去除率的影響相對(duì)較小。

2.2 輕重兩種油污濃度脅迫下金盞菊根際土壤酶活性對(duì)施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)

如圖2所示，不同處理組土壤脫氫酶和多酚氧化酶存在極顯著差異(p<0.01)。就輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)CK組土壤脫氫酶活性而言，CK20組該酶活性與CK5組相比顯著降低了1.91倍，說(shuō)明油污濃度增加對(duì)土壤脫氫酶活性存在顯著抑制作用。而本研究所設(shè)置的3個(gè)處理組而言，B5，J5，JB5處理組土壤脫氫酶活性在輕度污染時(shí)與CK5相比依次增加了1.90，2.47，4.59倍(p<0.05)，重度污染組B20，J20，JB20與CK20相比依次增加了3.12，2.25，8.87倍(p<0.05)，表明3個(gè)處理組在輕重兩種油污濃度脅迫下均能有效提高土壤脫氫酶活性。其中金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭(JB)處理方式的土壤脫氫酶酶活性增加量在輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)均顯著高于金盞菊單獨(dú)處理組(J)和生物質(zhì)炭單獨(dú)處理組(B)(p<0.05)，說(shuō)明金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理方式在增加土壤脫氫酶活性方面明顯優(yōu)于金盞菊和玉米秸稈生物質(zhì)炭?jī)煞N單獨(dú)處理方式。

土壤多酚氧化酶活性方面，與CK5相比，JB5處理組土壤多酚氧化酶活性增加了5.97倍，而B(niǎo)5和J5處理組分別增加了2.45倍和2.66倍，說(shuō)明金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理方式在輕度污染組對(duì)土壤多酚氧化酶活性的促進(jìn)作用相對(duì)較大。而重度污染時(shí)該酶活性高低依次為：JB20>B20>J20>CK20(p<0.05)，表明重度污染對(duì)金盞菊單獨(dú)處理組(J20)土壤多酚氧化酶活性有明顯抑制作用，這可能與重度污染對(duì)金盞菊生長(zhǎng)產(chǎn)生了抑制作用有關(guān)。此外，重度污染時(shí)B20處理組土壤多酚氧化酶活性與輕度污染時(shí)B5和J5處理組無(wú)顯著差異則體現(xiàn)出生物質(zhì)炭在改善土壤酶活性方面優(yōu)勢(shì)明顯。綜上所述，金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭(JB)處理組土壤脫氫酶和多酚氧化酶活性在兩種油污濃度脅迫下均遠(yuǎn)高于其他處理組(見(jiàn)圖2)，因此隴東黃土高原地區(qū)實(shí)施油污土壤植物修復(fù)時(shí)可通過(guò)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的來(lái)提高土壤脫氫酶和多酚氧化酶活性，進(jìn)而加速土壤TPH的生物降解效率。

圖2 輕重兩種油污濃度脅迫下不同處理組土壤脫氫酶和多酚氧化酶活性變化情況

2.3 輕重兩種油污濃度脅迫下金盞菊根際土壤微生物群落多樣性對(duì)施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)

利用Illumina HiSeq 2500平臺(tái)對(duì)本研究所設(shè)置的不同處理組土壤樣品進(jìn)行了細(xì)菌基因組DNA高通量分析測(cè)定，結(jié)果如表2所示。不同處理組土壤樣品測(cè)得有效序列數(shù)介于41 941.97～56 192.65之間，其中JB20和JB5處理組最高，B20，J5和B5處理組次之，兩個(gè)對(duì)照組(CK20和CK5)相對(duì)較低(p<0.05)，而不同處理組土壤樣品的測(cè)序覆蓋率均大于98%，說(shuō)明本次HiSeq測(cè)序深度足夠。可操作分類(lèi)單元(OTU)數(shù)量方面，輕度污染時(shí)不同處理組土壤微生物OTU數(shù)量高低依次為JB5>J5>B5>CK5(p<0.05)，而重度污染時(shí)則依次為JB20>B20>J20>CK20(p<0.05)。兩種油污濃度相較而言，重度污染組JB20，B20，J20，CK20與輕度污染組JB5，B5，J5，CK5相比土壤微生物OTU數(shù)量分別降低了3.06%，4.03%，32.67%和9.44%，表明重度污染對(duì)金盞菊處理組土壤微生物OTU數(shù)量的影響相對(duì)較高，而JB20和J5之間、B20和B5之間無(wú)顯著差異則說(shuō)明外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭可能是上述處理組土壤微生物OTU數(shù)量依然保持相對(duì)較高的原因之一。

表2 輕重兩種油污濃度脅迫下不同處理組土壤細(xì)菌基因組DNA測(cè)序數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及多樣性變化情況

其次，供試油污土壤微生物群落多樣性分析結(jié)果如表2所示。重度污染組JB20，B20，J20和CK20與輕度污染組JB5，B5，J5和CK5相比土壤微生物Shannon指數(shù)分別降低了5.78%，5.59%，28.85%，9.77%，說(shuō)明與輕度污染相比重度污染對(duì)土壤微生物多樣性均不同程度產(chǎn)生了抑制作用，其中金盞菊(J)處理組下降程度尤為明顯(p<0.05)。微生物豐度方面，重度污染組JB20，B20，J20和CK20與輕度污染對(duì)應(yīng)的不同處理組相比土壤微生物Chao1指數(shù)依次降低了21.51%，2.67%，42.82%，3.30%，說(shuō)明重度污染后金盞菊處理組(J)和CK組的土壤微生物豐度明顯受到抑制。此外，B5與B20之間以及JB5和JB20之間土壤微生物豐度則無(wú)顯著變化，這可能與外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭可有效吸附了土壤石油烴，進(jìn)而減緩了石油污染物的毒害作用有關(guān)。

2.4 輕重兩種油污濃度脅迫下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)

在門(mén)分類(lèi)水平上，供試油污土樣細(xì)菌歸屬于22個(gè)門(mén)，其中相對(duì)豐度>1%的優(yōu)勢(shì)菌群主要包括變形菌門(mén)(Proteobacteria)、擬桿菌門(mén)(Bacteroidetes)、酸桿菌門(mén)(Acidobacteria)、放線菌門(mén)(Actinobacteria)和綠彎菌門(mén)(Chloroflexi)等14個(gè)門(mén)(見(jiàn)圖3)，上述14種優(yōu)勢(shì)菌門(mén)在J5，JB20和JB5處理組的相對(duì)豐度均>1%，而J20處理組的芽單胞菌門(mén)、Saccharibacteria門(mén)和Armatimonadetes門(mén)相對(duì)豐度均<1%，說(shuō)明重度污染對(duì)金盞菊單獨(dú)處理組上述3種優(yōu)勢(shì)菌門(mén)存在明顯抑制作用，而B(niǎo)5和B20處理組Saccharibacteria門(mén)、硝化螺旋菌門(mén)、藍(lán)細(xì)菌門(mén)和Armatimonadetes門(mén)相對(duì)豐度均<1%，推測(cè)硝化螺旋菌門(mén)和藍(lán)細(xì)菌門(mén)相對(duì)豐度的降低可能與未種植金盞菊有關(guān)。上述結(jié)果說(shuō)明不同處理方式下油污土壤微生物群落組成在門(mén)分類(lèi)水平上存在明顯差異，而金盞菊根際分泌物和玉米秸稈生物質(zhì)炭有效改善土壤養(yǎng)分可能是金盞菊+生物質(zhì)炭處理組方式土壤優(yōu)勢(shì)菌門(mén)數(shù)量最多的主要原因。

注：相對(duì)豐度數(shù)值由相應(yīng)優(yōu)勢(shì)菌門(mén)3個(gè)重復(fù)的相對(duì)豐度平均值計(jì)算得出。

此外，F(xiàn)檢驗(yàn)結(jié)果顯示，上述14個(gè)優(yōu)勢(shì)菌門(mén)相對(duì)豐度在不同處理間均存在極顯著差異(F變形菌門(mén)=35.184，F(xiàn)擬桿菌門(mén)=621.831，F(xiàn)酸桿菌門(mén)=453.569，F(xiàn)放線菌門(mén)=856.196，F(xiàn)綠彎菌門(mén)=922.821，F(xiàn)迷蹤菌門(mén)=17 040.240，F(xiàn)芽單胞菌門(mén)=6 083.961，F(xiàn)疣微菌門(mén)=6 384.355，F(xiàn)浮霉菌門(mén)=9 767.236，F(xiàn)Saccharibacteria門(mén)=4 251.712，F(xiàn)硝化螺旋菌門(mén)=31 698.331，F(xiàn)厚壁菌門(mén)=7 593.169，F(xiàn)藍(lán)細(xì)菌門(mén)=16 264.231，F(xiàn)Armatimonadetes門(mén)=187 653.106，p<0.01)。當(dāng)油污濃度由輕度(5%)增至重度(20%)時(shí)，生物質(zhì)炭處理方式(B)的變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)相對(duì)豐度分別降低了1.94%和4.51%(p<0.05)，但酸桿菌門(mén)和放線菌門(mén)相對(duì)豐度卻顯著增加了2.83%和2.56%(p<0.05)；金盞菊處理組(J)的變形菌門(mén)、迷蹤菌門(mén)、芽單胞菌門(mén)、硝化螺旋菌門(mén)和Armatimonadetes門(mén)分別降低了3.48%，3.17%，3.61%，1.45%和1.16%(p<0.05)，而擬桿菌門(mén)和酸桿菌門(mén)相對(duì)豐度卻顯著增加了2.10%和4.33%(p<0.05)；金盞菊+生物質(zhì)炭處理組(JB)中僅變形菌門(mén)相對(duì)豐度下降了2.70%(p<0.05)，而擬桿菌門(mén)則顯著增加了1.08%(p<0.05)。上述結(jié)果中，除J20處理組與J5相比有5個(gè)優(yōu)勢(shì)菌門(mén)相對(duì)豐度顯著降低外，生物質(zhì)炭處理組的變形菌門(mén)和厚壁菌門(mén)以及金盞菊+生物質(zhì)炭處理組的變形菌門(mén)相對(duì)豐度顯著降低，而酸桿菌門(mén)、放線菌門(mén)和擬桿菌門(mén)的相對(duì)豐度也隨之增加，且上述優(yōu)勢(shì)菌門(mén)中存在大量的原油降解功能菌[11]，結(jié)合土壤TPH去除率變化情況來(lái)看(見(jiàn)圖1)，油污濃度的增加土壤微生物在門(mén)分類(lèi)水平的相對(duì)豐度并不能簡(jiǎn)單的理解為抑制作用，即隨著油污濃度增加土壤微生物群落結(jié)構(gòu)會(huì)做出響應(yīng)，各處理方式通過(guò)群落結(jié)構(gòu)組成和數(shù)量變化來(lái)適應(yīng)和消除土壤TPH的生態(tài)毒性，由此推測(cè)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭削弱了重度污染土壤石油污染物的生態(tài)毒性，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，促進(jìn)土壤石油污染物的生物降解。

在屬分類(lèi)水平上，對(duì)所有供試土壤樣品相對(duì)豐度>1%的優(yōu)勢(shì)菌屬分析結(jié)果如圖4所示，其中主要包括鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)，Saccharibacteria屬，赤桿菌屬(Erythrobacter)，厭氧繩菌屬(Anaerolineaceae)，黃色單胞菌屬(Xanthomonadales)和志津氏菌屬(Simiduia)等28種優(yōu)勢(shì)菌群。

為了明確輕重兩種油污濃度脅迫下不同處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)在屬分類(lèi)水平的響應(yīng)情況，采用Euclidean距離法對(duì)供試油污土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌屬分進(jìn)行系統(tǒng)聚類(lèi)，結(jié)果如圖4所示。若在25.00至11.93相似水平截取，供試土壤可劃分為2個(gè)類(lèi)群，其中類(lèi)群Ⅰ為JB5和JB20處理組，而其他處理組則劃分為類(lèi)群Ⅱ，說(shuō)明在屬分類(lèi)水平上金盞菊+生物質(zhì)炭處理組(JB5，JB20)群落結(jié)構(gòu)相似性相對(duì)較高；若相似水平在8.67至11.93截取，類(lèi)群Ⅱ則進(jìn)一步劃分為類(lèi)群Ⅲ(J20，CK5，CK20)和類(lèi)群Ⅳ(J5，B5，B20)，表明輕度污染對(duì)金盞菊處理組的影響相對(duì)較小，其土壤微生物群落結(jié)構(gòu)在此相似水平與兩個(gè)生物質(zhì)炭處理組相似性相對(duì)較高，而重度污染對(duì)其影響相對(duì)較大因此其土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與兩個(gè)CK組較為相似。當(dāng)相似水平進(jìn)一步在2.15至8.67截取，類(lèi)群Ⅲ(J20，CK5和CK20)的進(jìn)一步劃分結(jié)果則反映出J20處理組和兩個(gè)CK組之間土壤微生物結(jié)構(gòu)亦存在顯著差異，表明雖然重度污染對(duì)金盞菊生物存在可能存在抑制作用，但與未做任何處理的CK組相比土壤微生物群落結(jié)構(gòu)在屬分類(lèi)水平的響應(yīng)方式依然不盡相同。

注：熱圖中顏色深淺代表土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌屬的相對(duì)豐度大小，其數(shù)值大小由相應(yīng)優(yōu)勢(shì)菌屬3個(gè)重復(fù)的相對(duì)豐度平均值計(jì)算得出。

當(dāng)油污濃度由輕度(5%)增至重度(20%)時(shí)，生物質(zhì)炭處理組(B)的鞘氨醇單胞菌屬、食烷菌屬和迪茨氏菌屬相對(duì)豐度顯著降低了1.91%，1.86%和1.04%(p<0.05)，赤桿菌屬和諾卡氏菌屬相對(duì)豐度顯著增加了1.11%和1.01%(p<0.05)；金盞菊+生物質(zhì)炭處理組(JB)的赤桿菌屬、食烷菌屬、短桿菌屬和Sulfuritalea屬相對(duì)豐度顯著降低了1.06%，1.12%，1.06%和1.28%(p<0.05)，志津氏菌屬、Salinimicrobium屬、迪茨氏菌屬、不動(dòng)桿菌屬、Bryobacter屬、無(wú)色桿菌屬、溶桿菌屬和Alkanindiges屬相對(duì)豐度顯著增加了1.12%，1.43%，1.04%，1.56%，1.20%，1.31%，1.18%和1.02%(p<0.05)，不難發(fā)現(xiàn)生物質(zhì)炭處理組(B)和金盞菊+生物質(zhì)炭處理組(JB)優(yōu)勢(shì)菌屬變化趨勢(shì)與門(mén)分類(lèi)水平較為相似，即優(yōu)勢(shì)菌屬的相對(duì)豐度做出響應(yīng)，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，從而削弱土壤石油污染物的生態(tài)毒性。但與生物質(zhì)炭處理組(B)和金盞菊+生物質(zhì)炭處理組(JB)優(yōu)勢(shì)菌屬變化趨勢(shì)不同的是金盞菊單獨(dú)處理組(J)中鞘氨醇單胞菌屬、黃色單胞菌屬、志津氏菌屬、Salinimicrobium屬、亞硝化單胞菌屬、假單胞菌屬、諾卡氏菌屬、鹽擬桿菌屬、短桿菌屬、Alkanindiges屬、Sulfuritalea屬和假黃色單胞菌屬受重污染影響其相對(duì)豐度分別顯著降低了3.42%，3.34%，2.06%，1.32%，1.09%，1.55%，1.11%，1.57%，2.39%，2.91%，1.85%和2.66%(p<0.05)，僅有Saccharibacteria屬和不動(dòng)桿菌屬相對(duì)豐度顯著降低了3.55和3.64%。綜上所述，輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)B5和B20土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似性相對(duì)較高原因在于28個(gè)優(yōu)勢(shì)菌屬中僅有5個(gè)屬相對(duì)豐度發(fā)生了顯著變化(p<0.05)，而重度污染脅迫后JB20處理組中有4屬相對(duì)豐度降低8屬相對(duì)豐度增加(p<0.05)，這可能是生物質(zhì)炭參與的不同處理方式土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似性相對(duì)較高的原因之一，而重度污染后金盞菊處理組土壤微生物中僅有2個(gè)屬相對(duì)豐度顯著增加，卻有12個(gè)屬相對(duì)豐度顯著降低(p<0.05)，原因可能是由于重度污染通過(guò)抑制金盞菊生長(zhǎng)的方式影響了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和組成。此外查閱文獻(xiàn)報(bào)道可見(jiàn)，J20處理組中12個(gè)相對(duì)豐度顯著降低的優(yōu)勢(shì)菌屬存在大量的原油降解菌[11-12]，這可能是決定重度污染時(shí)金盞菊單獨(dú)處理組土壤TPH去除率相對(duì)較低的關(guān)鍵因素之一。

2.5 不同處理組在輕重油污濃度脅迫時(shí)土壤環(huán)境因子與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的非度量多維尺度(NMDS)分析

為了解析輕重油污濃度脅迫時(shí)油污土壤生物學(xué)及非生物學(xué)環(huán)境因子對(duì)不同處理方式的響應(yīng)情況。即本研究所測(cè)定7項(xiàng)石油污染土壤生物學(xué)環(huán)境指標(biāo)在驅(qū)動(dòng)不同處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)(屬分類(lèi)水平)分異過(guò)程中的相對(duì)重要性。將Mantel檢驗(yàn)與不同處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)(p=0.05)的5項(xiàng)土壤環(huán)境指標(biāo)擬合于不同處理組菌群結(jié)構(gòu)的非度量多維尺度(NMDS)排序圖上(見(jiàn)圖5)，脅強(qiáng)系數(shù)(stress)為0.253 1。由圖5可見(jiàn)，本研究所設(shè)置的兩個(gè)對(duì)照組(CK5，CK20和J20)相對(duì)集中，主要分布在NMDS1和NMDS2的負(fù)半軸，而其余處理組則主要集中在NMDS1正半軸上，上述NMDS點(diǎn)集分布方式體現(xiàn)了輕重兩種油污濃度脅迫下不同處理方式土壤微生物群落結(jié)構(gòu)在屬分類(lèi)水平的差異。

注：僅有95%置信水平與不同處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)的環(huán)境變量(p<0.05)擬合在NMDS排序圖上。

由擬合結(jié)果可見(jiàn)(圖5)，土壤脫氫酶(R2=0.821 4，p=0.007)、Chao1指數(shù)(R2=0.723 3，p=0.018)、多酚氧化酶(R2=0.685 7，p=0.024)和Shannon指數(shù)(R2=0.591 3，p=0.041)是決定J5，B5，B20，JB5和JB20土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分異于其他處理組的主要環(huán)境因子，而土壤TPH殘留量(R2=0.806 4，p=0.009)則是引起CK5，CK20和J20處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)不同于其他處理組的主要環(huán)境因子。對(duì)上述5項(xiàng)與不同處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)顯著相關(guān)的環(huán)境變量進(jìn)行Pearson相關(guān)性分析結(jié)果顯示，土壤TPH殘留量分別與土壤脫氫酶(r=-0.906)，多酚氧化酶(r=-0.867)，Chao1指數(shù)(r=-0.906)和Shannon指數(shù)(r=-0.918)呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系(p<0.001)，表明CK5，CK20和J20處理組相對(duì)較高土壤油污含量是決定其土壤微生物群落結(jié)構(gòu)不同于其他處理組。結(jié)合輕重兩種油污濃度脅迫下不同處理組土壤微生物α多樣性和酶活性變化情況來(lái)看，J5，B5，B20，JB5和JB20處理組以其相對(duì)較高的土壤脫氫酶、多酚氧化酶、Chao1指數(shù)和Shannon指數(shù)是驅(qū)動(dòng)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分異于其他處理組的主要環(huán)境因子。

3 討 論

3.1 輕重兩種油污濃度脅迫下土壤TPH去除率對(duì)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)

油污土壤場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)過(guò)程中土壤TPH去除率是直接評(píng)價(jià)修復(fù)效果的重要指標(biāo)之一[1]。Saum等[13]利用牧豆樹(shù)(Prosopisjuliflora)對(duì)輕度油污土壤(TPH=2%)實(shí)施為期5個(gè)月的植物修復(fù)試驗(yàn)時(shí)外源施用了玉米秸稈生物質(zhì)炭，結(jié)果顯示牧豆樹(shù)單獨(dú)修復(fù)組(48.15±6.11%)和牧豆樹(shù)+5%玉米秸稈生物質(zhì)炭處理組(51.82±6.52%)土壤TPH去除率并無(wú)顯著差異；Han等[14]利用黑麥草(Loliumperenne)和小麥秸稈生物炭在天津大港油田7.17%油污土壤實(shí)施了為期3個(gè)月的植物修復(fù)試驗(yàn)，結(jié)果顯示黑麥草+5%小麥秸稈生物炭處理組土壤TPH去除率為36.08%，而黑麥草處理組則高達(dá)55.13%。上述試驗(yàn)結(jié)果說(shuō)明中低油污濃度時(shí)外源施用生物質(zhì)炭處理方式與植物修復(fù)相比土壤TPH去除率并未表現(xiàn)出明顯促進(jìn)作用，甚至略低于植物修復(fù)方式，這與本研究5%油污濃度脅迫時(shí)J5(49.59±2.14%)處理組土壤TPH去除率顯著高于B5(41.94±1.83%)的試驗(yàn)結(jié)果基本一致(見(jiàn)圖1)。而Wang等[15]分析探討蘆葦秸稈生物質(zhì)炭對(duì)9.62%油污土壤修復(fù)效果時(shí)指出土壤TPH去除率為46.92%，且輔以(NH4)2SO4和K2HPO4營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)后土壤TPH去除率高達(dá)51.35%%；Zhen等[16]利用稻殼生物質(zhì)炭聯(lián)合大米草(Spartinaanglica)對(duì)大港油田重度油污土壤(TPH=30%)實(shí)施為期40 d的生態(tài)修復(fù)試驗(yàn)時(shí)指出，大米草單獨(dú)處理組土壤TPH去除率僅為19.11±2.14%，而大米草+5%谷殼生物質(zhì)炭修復(fù)方式土壤TPH去除率為39.71±3.85%，這與本研究重度污染時(shí)(TPH=20%)金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理組土壤TPH去除率56.44±1.89%，而金盞菊處理組僅為20.90±2.36%試驗(yàn)結(jié)的變化趨勢(shì)基本一致(見(jiàn)圖1)。究其原因在于輕度污染對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用相對(duì)較小，因此植物可充分發(fā)揮其根際降解或吸收富集特性進(jìn)而有效提升土壤TPH的降解和轉(zhuǎn)化效率[17]，但重度污染時(shí)植物生長(zhǎng)受到抑制后其根際效應(yīng)則明顯減弱，故而TPH去除率也隨之降低[18]。前人研究指出油污土壤外源施用生物質(zhì)炭可有效改善土壤理化性質(zhì)、調(diào)控土壤營(yíng)養(yǎng)元素、優(yōu)化微生物生長(zhǎng)環(huán)境，加速石油污染物的生物降解[16]。但就本研究試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看，輕度污染時(shí)金盞菊處理組(J5)土壤TPH去除率明顯高于玉米秸稈生物質(zhì)炭處理組(B5)，說(shuō)明輕度污染時(shí)植物修復(fù)效果明顯優(yōu)于生物質(zhì)炭的處理效果，而重度污染時(shí)生物質(zhì)炭調(diào)控油污土壤營(yíng)養(yǎng)元素，改善土壤結(jié)構(gòu)的特性則逐步顯現(xiàn)，表現(xiàn)為重度污染時(shí)玉米秸稈生物質(zhì)炭處理組(B20)土壤TPH去除率明顯高于金盞菊處理組(J20)。此外，本研究所設(shè)置的金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理組土壤TPH去除率在輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)無(wú)顯著差異，原因可能是由于重度污染時(shí)外源施用生物質(zhì)炭有效吸收了土壤石油污染物[19]，從而降低石油烴的生態(tài)毒性從而緩解重度污染對(duì)植物生長(zhǎng)的抑制作用，進(jìn)而有助于植物發(fā)揮其根際降解或吸收富集特性[16]，因此在重度污染時(shí)依然保持相對(duì)較高的土壤TPH去除率。

3.2 輕重兩種油污濃度脅迫下土壤酶活性對(duì)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)

土壤石油污染物的生物降解需要多種土壤酶的參與，而氧化還原酶是決定土壤TPH生物降解的關(guān)鍵功能酶系，其中土壤脫氫酶和多酚氧化酶則是直接參與土壤烷烴和芳烴生物降解的主要關(guān)鍵限速酶[3]。Cao等[4]單獨(dú)利用小麥秸稈生物質(zhì)炭實(shí)施1%多環(huán)芳烴污染土壤修復(fù)試驗(yàn)時(shí)指出，土壤多酚氧化酶和脫氫酶活性分別顯著下降14.55%和5.15%；而Zhen等[16]研究結(jié)果顯示，稻殼生物質(zhì)炭+大米草聯(lián)合處理組分別在10%，30%和50%油污濃度脅迫時(shí)與大米草單獨(dú)修復(fù)組相比土壤脫氫酶活性分別顯著增加了21.57%，25.35%和11.48%，但隨著油污濃度增加該酶活性總體上則逐步受到抑制。上述試驗(yàn)結(jié)果與本研究結(jié)果基本一致，說(shuō)明單純利用金盞菊或施用生物質(zhì)炭對(duì)土壤脫氫酶和多酚氧化酶活性的促進(jìn)作用相對(duì)有限，而金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理方式對(duì)其酶活性的刺激作用相對(duì)較大。究其原因在于生物質(zhì)炭主要通過(guò)吸附作用來(lái)降低土壤有機(jī)污染物濃度，進(jìn)而間接刺激植物和微生物的活性實(shí)施生物降解[20]，因此在某種程度以一種保護(hù)作用的方式促進(jìn)了植物根系和微生物生長(zhǎng)、增加土壤肥力、穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu)，進(jìn)而形成植物根系-生物質(zhì)炭-微生物協(xié)同修復(fù)體系[21]，從而大幅增加土壤脫氫酶和多酚氧化酶活性來(lái)加速土壤TPH的生物降解[22]。此外，本研究所設(shè)置的輕重兩種油污濃度生物質(zhì)炭處理組(B5和B20)土壤脫氫酶活性無(wú)顯著差異，這與Zhen等[16]研究結(jié)論不盡相同，這可能是油污濃度高低有關(guān)，即在生物質(zhì)炭處理方式在一定濃度范圍內(nèi)土壤脫氫酶活性受油污濃度的影響相對(duì)較少，而當(dāng)油污濃度過(guò)高時(shí)該酶活性可能會(huì)受到抑制，而這一推測(cè)有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

3.3 輕重兩種油污濃度脅迫下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)外源施用玉米秸稈生物質(zhì)炭的響應(yīng)

石油污染物對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境的影響首先表現(xiàn)為改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成[23]，而處理方式不同和油污濃度差異可驅(qū)動(dòng)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變[24]。Sutton等[25]研究指出油污土壤中優(yōu)勢(shì)菌門(mén)主要包括變形菌門(mén)、厚壁菌門(mén)、放線菌門(mén)、酸桿菌門(mén)和綠彎菌門(mén)，而本研究CK5和CK20土壤微生物群落結(jié)構(gòu)也印證了上述試驗(yàn)結(jié)論(圖3)。Li等[26]分別采用雞糞生物質(zhì)炭、小麥秸稈生物質(zhì)炭和木材生物質(zhì)炭實(shí)施油污土壤生態(tài)修復(fù)研究時(shí)指出，上述3種生物質(zhì)炭可有效增加綠彎菌門(mén)、酸桿菌門(mén)、硝化螺旋菌門(mén)和厚壁菌門(mén)相對(duì)豐度，而變形菌門(mén)、熱微菌門(mén)(Thermomicrobia)和放線菌門(mén)相對(duì)豐度則顯著降低。而Zhen等[16]研究表明油污土壤單獨(dú)施用稻殼生物質(zhì)炭后鞘氨醇單胞菌屬、芽單胞菌屬、假單胞菌屬、Ohtaekwangia屬相對(duì)豐度顯著增加，聯(lián)合大米草后Aquihabitans屬、Solimonas屬、Arenimonas屬、分枝桿菌屬(Mycobacterium)、噬氫菌屬(Hydrogenophaga)、小梨形菌屬(Pirellula)、豐祐菌屬(Opitutus)和硫桿狀菌屬(Thiobacillus)相對(duì)豐度亦得到了顯著提升，說(shuō)明土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)生物質(zhì)炭和植物修復(fù)的響應(yīng)方式不盡相同，究其原因在于植物根際分泌物的化感作用和生物質(zhì)炭改善土壤理化特性的作用機(jī)理不盡相同[27]。本研究中供試油污土樣細(xì)菌歸屬于22個(gè)門(mén)，而相對(duì)豐度>1%的優(yōu)勢(shì)菌群共有14個(gè)門(mén)，其中J5，JB20和JB5處理組上述14個(gè)門(mén)的相對(duì)豐度均>1%，而B(niǎo)5和B20處理組Saccharibacteria門(mén)、硝化螺旋菌門(mén)、藍(lán)細(xì)菌門(mén)和Armatimonadetes門(mén)相對(duì)豐度均<1%，表明硝化螺旋菌門(mén)和藍(lán)細(xì)菌門(mén)相對(duì)豐度的降低可能與未種植金盞菊有關(guān)，這與Zhen等[16]和Visioli等[27]研究結(jié)論基本一致。而J20處理組的芽單胞菌門(mén)、Saccharibacteria門(mén)和Armatimonadetes門(mén)相對(duì)豐度均<1%則說(shuō)明重度污染可能對(duì)金盞菊生長(zhǎng)產(chǎn)生抑制作用進(jìn)而影響了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和組成。

在屬分類(lèi)水平上，所有供試土壤樣品相對(duì)豐度>1%的優(yōu)勢(shì)菌屬共28個(gè)，且輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)不同處理方式包括CK組在內(nèi)土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌屬相對(duì)豐度存在極顯著差異，表明土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對(duì)油污濃度變化的響應(yīng)方式存在明顯差異。由圖4可見(jiàn)，輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)生物質(zhì)炭處理組(B5和B20)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，表現(xiàn)為28個(gè)優(yōu)勢(shì)菌屬中僅有5個(gè)屬相對(duì)豐度發(fā)生了顯著變化，而重度污染脅迫后金盞菊處理組(J20)與輕度污染組相比(J5)，鞘氨醇單胞菌屬、黃色單胞菌屬、志津氏菌屬Salinimicrobium屬、亞硝化單胞菌屬、假單胞菌屬、諾卡氏菌屬、鹽擬桿菌屬、短桿菌屬、Alkanindiges屬、Sulfuritalea屬和假黃色單胞菌屬均顯著降低，說(shuō)明重度污染對(duì)生物質(zhì)炭處理方式土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響相對(duì)有限，但對(duì)植物根際效應(yīng)的抑制作用尤為明顯，這可能是NMDS排序結(jié)果中J20處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)顯著分異于其他處理組的主要原因(見(jiàn)圖5)。而金盞菊+生物質(zhì)炭處理方式(JB)應(yīng)對(duì)油污濃度由5%增至20%，22個(gè)優(yōu)勢(shì)菌屬中，僅赤桿菌屬、食烷菌屬、短桿菌屬和Sulfuritalea屬4個(gè)優(yōu)勢(shì)菌屬相對(duì)豐度顯著降低，但志津氏菌屬、Salinimicrobium屬、迪茨氏菌屬、不動(dòng)桿菌屬、Bryobacter屬、無(wú)色桿菌屬、溶桿菌屬和Alkanindiges屬8個(gè)屬相對(duì)豐度顯著增加，加之上述優(yōu)勢(shì)菌屬中包括了大量原油降解功能菌屬[11-12,28-29]，體現(xiàn)了植物+生物質(zhì)炭處理方式通過(guò)改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和數(shù)量，通過(guò)增加原油降解功能微生物種類(lèi)和數(shù)量的方式來(lái)加速重度污染是土壤TPH的生物降解效率。

此外，本研究發(fā)現(xiàn)輕重兩種油污濃度脅迫下生物質(zhì)炭處理組(B5和B20)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成差異相對(duì)較小，而金盞菊處理組(J5和J20)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)卻發(fā)生較大變化，且多數(shù)功能性微生物相對(duì)豐度均顯著降低。結(jié)合NMDS擬合結(jié)果(見(jiàn)圖5)可見(jiàn)，土壤脫氫酶、Chao1指數(shù)、多酚氧化酶和Shannon指數(shù)是決定J5，B5，B20，JB5和JB20處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)分異于其他處理組的主要環(huán)境因子，表明與生物質(zhì)炭?jī)?yōu)化土壤結(jié)構(gòu)和理化特性來(lái)改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的作用方式相比，重度污染時(shí)植物根際化感作用對(duì)土壤微生物群落的影響極其有限。

4 結(jié) 論

(1) 輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)分別單獨(dú)施用玉米秸稈生物質(zhì)炭和種植金盞菊處理方式土壤TPH去除率、土壤脫氫酶和多酚氧化酶活性相對(duì)較低，而金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理方式上述指標(biāo)在輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)土壤TPH去除率分別高達(dá)61.95±1.39%和56.44±1.89%；與重度污染時(shí)金盞菊和玉米秸稈生物質(zhì)炭單獨(dú)處理組相較而言，金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭處理方式可顯著增加重度污染土壤TPH去除率。

(2) 重度污染對(duì)單純植物修復(fù)方式的抑制作用進(jìn)而導(dǎo)致土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌門(mén)的結(jié)構(gòu)組成和數(shù)量亦受到顯著影響。本研究所設(shè)置的金盞菊+生物質(zhì)炭處理組和生物質(zhì)炭單獨(dú)處理組在輕重兩種油污濃度脅迫下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成差異相對(duì)較小，但上述兩種處理方式間土壤微生物群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異，而金盞菊單獨(dú)處理組土壤微生物群落結(jié)構(gòu)則發(fā)生較大變化，且多數(shù)功能性微生物相對(duì)豐度顯著降低。

(3) 黃土高原隴東地區(qū)油污土壤實(shí)施場(chǎng)地生態(tài)修復(fù)時(shí)，輕度污染時(shí)金盞菊單獨(dú)處理方式和金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭聯(lián)合處理方式均可有效增加土壤TPH去除率，但在重度污染時(shí)建議采用金盞菊+玉米秸稈生物質(zhì)炭聯(lián)合處理方式，即應(yīng)對(duì)輕重兩種油污濃度脅迫時(shí)玉米秸稈生物質(zhì)炭均可作為土壤調(diào)理劑來(lái)提升修復(fù)效果。