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Hormesis(毒物兴奋效应)是毒理学中一种“低促高抑”的现象,即机体受低剂量污染时产生刺激兴奋反应,高剂量时表现为抑制现象。目前有关土壤生态系统的Hormesis效应研究备受关注,其中,重金属与土壤酶的Hormesis现象已成为研究热点。由于重金属-土壤酶的Hormesis效应的核心是捕捉低剂量区间的效应表达,显然,土壤中不同重金属背景浓度对Hormesis效应的表达产生显著影响。另一方面,在特定背景浓度下,重金属在不同粒径的分布也是Hormesis效应表达的重要影响因素。然而,目前对相关研究还很不充分。本研究采集典型滨海湿地土壤样品,采用低能量超声法、Miseq第二代高通量测序法,研究(1)分别添加不同剂量的氯化镉(CdCl2·2.5 H2O)溶液,解析Cd与土壤碱性磷酸酶(ALP)之间的Hormesis现象;(2)设置0(原土,bulk soil,BS)、0.003、0.03和3.0 mg/kg等不同Cd背景浓度,解析Cd与土壤ALP的Hormesis现象的变化特征及机理;(3)将土壤分离为0.1-2μm、2-63μm、63-200μm和200-2000μm四种粒径,解析Cd与不同粒径土壤ALP活性的Hormesis现象及机理。以期为土壤生态系统尺度Hormesis效应研究提供理论依据。主要研究结果与结论如下:(1)Cd与土壤ALP之间剂量效应曲线呈明显的倒“U”型。在0.003-0.3 mg/kg剂量的Cd作用下,土壤ALP活性高出对照28.7-53.6%(P<0.05);当Cd添加量为3.0 mg/kg时,土壤ALP活性与对照相比无明显差异,当Cd添加量为30.0 mg/kg时,土壤ALP明显低于对照。(2)不同背景浓度下,Cd与土壤ALP的Hormesis效应的表达与Cd在土壤中的作用时间密切相关。培养7天后,Cd与土壤ALP的Hormesis效应在背景浓度为3.0 mg/kg时发生表达,刺激效应幅度为13.29-39.00%。培养60天后,Cd与土壤ALP的Hormesis效应在背景浓度为0.003和0.03 mg/kg时发生表达,刺激效应幅度分别为11.07-24.90%和13.95-17.15%。相比较而言,培养90天后,Cd与土壤ALP的Hormesis效应在背景浓度为0.003 mg/kg时发生表达,刺激效应幅度为11.12-17.40%。因此,随着Cd在土壤中的暴露时间延长,Cd与土壤ALP的Hormesis效应在低背景浓度下更易表达。土壤微生物表明,纲水平上的Gammaproteobacteria、目水平上的Flavobacteriales和Alteromonadales、科水平上Flavobacteriaceae、属水平上的Marinobacter等群落均对存在明显响应特征。(3)2-63μm粒径中,0.3-3.0 mg/kg剂量Cd作用下,ALP活性高出对照72.3-118.6%(P<0.05)。63-200μm粒径中,0.003-0.3 mg/kg剂量Cd为作用下,ALP活性高出对照36.4-66.1%(P<0.05)。相比较而言,0.1-2μm和200-2000μm粒径均没有刺激效应现象。这表明Cd与ALP之间Hormesis效应的主要表达在2-63μm和63-200μm粒径上。门水平上,2-63μm粒径中Bacteroidetes;纲水平上,2-63μm粒径中Flavobacteriia;目水平上,2-63μm粒径中Flavobacteriales、Cytophagales;科水平上,2-63μm粒径中Flavobacteriaceae,63-200μm粒径中Cytophagaceae;属水平上,2-63μm粒径中Gillisia,63-200μm粒径中Pontibacter等微生物群落对Cd均存在明显的响应特征。