镉对暗棕壤化学性质、酶活性和真菌群落结构的影响及抗性菌属筛选

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近年来,人类活动导致土壤重金属污染日益严重,特别是镉(Cd)污染备受关注。镉是最常见、最具毒性和分布最广的污染物之一,在土壤中积累一定浓度和时间后,必然对土壤的多种性质产生影响。本文通过室内培养途径,分别用不同浓度的Cd Cl2-2.5H2O溶液(0、1、5、25、50 mg/kg,表示为CK、T1、T2、T3和T4)处理暗棕壤,在镉处理后30、60和80天后(分别表示为d30、d60和d80),探讨不同镉浓度和培养时间处理下,暗棕壤化学性质、酶活性和真菌群落结构的变化,并筛选了镉抗性真菌菌属。主要结果如下:(1)镉处理降低暗棕壤p H值,增加有效磷含量,而对速效钾含量无显著影响。短期培养(d30、d60)时,镉污染对暗棕壤内碱解氮含量具有增加作用,而更长时间培养(d80)时含量降低。(2)镉处理影响暗棕壤酶活性,在本研究浓度范围内,镉污染大体上增加暗棕壤碳水化合物分解酶(BG、BX、NAG、CBH)、有机氮分解酶(LAP)活性,但降低有机磷分解酶(AP)活性。(3)所有培养时间,镉处理提高了暗棕壤真菌群落的丰度和多样性指数。d30和d60时,真菌群落丰度随镉浓度升高先增加后减少,d80则逐渐增加。镉培养时间对真菌丰度和多样性有抑制作用。随镉培养时间延长真菌丰度在不同时间的排序为d30>d60>d80;多样性排序为d60>d30>d80,但d30、d60显著高于d80。(4)暗棕壤真菌类型丰富,除未识别的门类外,Ascomycota和Mortierellomycota丰富度最高,对镉处理的反应也最明显。其中,Mortierellomycota菌门Mortierella是造成嘌呤核苷酸补救超途径(superpathway of purine nucleotide salvage),嘧啶核糖苷补救超途径(superpathway of pyrimidine ribonucleosides salvage)和L-蛋氨酸的生物合成III(L-methionine biosynthesis III)三个代谢功能在不同镉培养时间具有显著差异的主要属。镉处理还影响真菌群落结构,其相似度排序为d30>d60>d80。通过高通量测序和平板培养筛选出几种镉抗性真菌,分别为Aspergillus、Penicillium、Trichoderma,特别是Aspergillus,在高浓度镉污染下依旧存在,且丰富度较高。总之,镉污染影响暗棕壤的多种化学性质、酶活性,并影响其真菌群落结构和多样性,上述影响均因镉处理浓度和培养时间而异;还筛选了镉污染暗棕壤中的抗性真菌。研究能为综合评价镉的生态环境效应提供依据,对镉污染土壤的微生物修复也有一定指导意义。
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