【摘 要】
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尾矿库溃坝事故时有发生,带来巨大危害,迫切需要对尾矿砂进行固稳处理,而植物修复处理是最佳处理方式之一。本研究以铁尾矿砂为材料,通过种植刺槐、黑麦草和三叶草进行植物联合修复处理,对处理体系理化性质、酶活性、微生物数量进行测定,采用BOX-PCR、代表菌株16S r DNA序列分析等方法研究供试细菌的遗传多样性和系统发育,并运用Illumina Miseq测序技术对不同时期下不同处理尾矿砂和土壤微生物
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尾矿库溃坝事故时有发生,带来巨大危害,迫切需要对尾矿砂进行固稳处理,而植物修复处理是最佳处理方式之一。本研究以铁尾矿砂为材料,通过种植刺槐、黑麦草和三叶草进行植物联合修复处理,对处理体系理化性质、酶活性、微生物数量进行测定,采用BOX-PCR、代表菌株16S r DNA序列分析等方法研究供试细菌的遗传多样性和系统发育,并运用Illumina Miseq测序技术对不同时期下不同处理尾矿砂和土壤微生物群落结构进行了分析。主要研究结果如下:（1）刺槐-黑麦草-三叶草植物修复处理能够促进该修复体系pH明显下降、碱解氮、有效磷和有机质含量大幅增加,维持全氮和碱解氮含量稳定增长。其中,种植植物的C1、C2尾矿砂样品pH值从初期的7.90分别下降至7.50和7.51,而空白对照C0尾矿砂样品pH值为7.98,无明显变化。C1、C2处理养分含量各项指标均在360 d时达到较高水平,全氮分别为1.09 g·kg-1、0.95 g·kg-1,碱解氮分别为85.67 mg·kg-1、69.67mg·kg-1,有效磷分别为43.90 mg·kg-1、66.48 mg·kg-1,速效钾分别为154.39 mg·kg-1、160.45 mg·kg-1,有机质分别为26.83 g·kg-1、23.53 g·kg-1,显著高于同时期C0处理样品,与C3、C4处理差异不显著。（2）脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性随修复时间的延长而增强,其中,540 d时C1、C2脲酶活性分别为0.3982 mg·g-1·24h-1、0.4038 mg·g-1·24h-1,磷酸酶活性分别为4.5034 mg·g-1·24h-1、7.5797 mg·g-1·24h-1,过氧化氢酶活性分别为1.0883mg H2O2·g-1·20min-1、1.5747 mg H2O2·g-1·20min-1,均极显著高于C0样品各酶活活性,并与C3、C4差异减小。此外,随着修复时间的延长,C1、C2尾矿砂样品中细菌数量增长超过1倍;真菌数量在360 d时大幅增长,各处理均提高一个数量级,以放置生物基质花盆的处理C2、C3中真菌数量最多;除C0外,各处理的放线菌数量随处理时间延长而增加,在第540 d时,数量达到18.75×10~5cfu·g-1～35.64×10~5cfu·g-1。（3）从尾矿砂和土壤样品中共分离得到了173株细菌,BOX-PCR分析和16S r DNA序列分析表明,三个时段尾矿砂和土壤样品的细菌种群和遗传多样性具有明显差异。菌株WTB2、WTB3、WTB7等16株菌株在分类上与Rhizobium、Ensifer、Azotobacter和Phyllobacterium相近,这些菌株具有自生固氮、或与豆科植物共生固氮能力,在尾矿砂生物修复中具有重要作用。（4）Miseq测序分析了不同时段尾矿砂和土壤样品细菌和真菌群落结构,结果表明:门水平上,Proteobacteria、Actinobacteria、Chloroflexi、Acidobacteria和Gemmatimonadetes是优势细菌类群,Ascomycota、Basidiomycota、Zygomycota和Chytridiomycota是优势真菌类群;属水平上,Pseudomonas、Sphingomonas、Variibacter、MND1和Nocardioides是优势细菌菌属,Bullera、Mortierella、Acremonium、Trichoderma和Mycothermus是优势真菌菌属,且不同时期各处理尾矿砂和土壤中微生物优势菌属丰度显著不同。细菌和真菌NMDS分析结果显示,NMDS2轴将360 d和540 d各样品分开,表明不同时期同一样品细菌和真菌群落具有较大差异。细菌和真菌RDA分析结果显示,pH值与种植植物处理的尾矿砂和土壤样品呈负相关,而与空白对照尾矿砂呈正相关,表明pH是处理体系微生物群落变化的主要驱动因子。
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