随着经济的快速发展,工业“三废”的大量排放及农药化肥的不合理使用,重金属污染问题日趋凸显出来,重金属污染影响了土壤质量和农产品安全,对人类健康产生严重威胁。本研究以我国南北地区两种代表性的土壤（江西红壤-酸性土壤和杨凌塿土-石灰性土壤）为研究对象,外源添加当前污染较严重的铅和镉两种重金属布置小区试验,于添加3年后分别在不同季节（冬季和夏季）采样,研究了铅、镉对两种不同性质土壤中土壤酶和微生物量的影响。利用Illumina MiSeq高通量测序技术,重点对冬、夏季铅和镉胁迫下塿土中的细菌群落结构进行了测序及统计分析,揭示了细菌群落对铅和镉不同的响应;采用平板筛选法,驯化分离出对铅具有较强抗性的菌株4个,其中真菌2株（编号为:Pb-W,Pb-9）,放线菌2株（编号为:X-53,X-68）,初步研究了这4个菌株的生长特性及对铅的去除吸附效果。本研究揭示了不同类型土壤中铅和镉对土壤生物指标及微生物群落多样性的影响,为建立重金属污染早期预警指标及重金属铅污染土壤的生物修复提供理论依据和技术支持。本文取得的主要结论如下:（1）对比冬、夏季两种土壤中微生物量碳、微生物商的含量发现:重金属铅、镉处理与对照相比均有所下降。不同季节中,土壤脲酶和过氧化氢酶活性对铅、镉污染的响应差异较大。夏季,铅在一定程度上激活土壤脲酶和过氧化氢酶的活性,冬季则对脲酶表现出抑制作用,表明季节对脲酶影响较大;在冬、夏两季,塿土中的过氧化氢酶均表现出随铅浓度升高而增高的趋势,红壤中的过氧化氢酶均在低浓度处理中增高,高浓度处理中略下降的趋势,其结果表明,季节对过氧化氢酶的影响较小,而与重金属浓度较为相关;铅处理的塿土和红壤中,不同土层深度对过氧化氢酶活性影响不大,仅与铅浓度关系密切,而镉处理下,两种土壤中的过氧化氢酶活性与土层深度和镉浓度均有关;铅处理对塿土中10-20 cm的脲酶活性影响较大,对红壤影响不显著;镉处理对塿土10-20cm土层脲酶影响较大,而对红壤0-10 cm中的脲酶影响较大。重金属铅和镉在不同季节对不同性质土壤的脲酶和过氧化氢酶的影响表现出不同趋势,对酶活性的抑制或激活作用不仅取决于铅和镉的浓度,与土壤性质也有密切关系。土壤脲酶和过氧化氢酶可以作为表征土壤铅和镉污染的有效生物指标。（2）冬、夏两季,铅对土壤基本理化性质均产生了一定影响,主要体现为改变了土壤养分含量（速效磷和土壤有机质）。土壤中总铅（TPb）、有效态铅（APb）含量与土壤有机质（SOM）)含量负相关,而与速效磷（AP）含量正相关。采用Illumina MiSeq高通量测序技术可有效地评估铅对塿土中微生物群落结构的影响:冬夏两季,铅在门、纲和目的分类水平上对土壤细菌群落多样性影响较弱,但在属分类水平上却产生了较大影响,芽孢杆菌属（Bacillus）,链霉菌属（Streptococcus）及节杆菌属（Arthrobacter）的相对丰度在三个处理间呈现出显著差异,且这三个属对铅具有抗性;而在门分类水平上,放线菌门（Actinobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）的相对丰度较高,是铅污染土壤中的主要类群,蓝藻菌门（Cyanobacteria）的相对丰度在高浓度处理中高于低浓度和对照处理,其中浮霉菌门（Planctomycetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）和芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）的相对丰度与总铅（TPb）含量呈现负相关性。冬、夏两季细菌群落结构组成大体相似,但夏季的细菌多样性略高于冬季。（3）重金属镉对土壤微生物群落及土壤性质均有显著影响,不同季节对微生物群落结构也有重要影响。镉处理对细菌群落多样性的影响主要体现在门分类水平上,冬、夏季土壤细菌多样性具有明显差异,冬季土壤中的优势菌为拟杆菌门（Bacteroidetes）,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）,这3个门的丰度随镉浓度升高而增高,而厚壁菌门（Firmicutes）相对丰度却随镉浓度升高而降低,放线菌门（Actinobacteria）,浮霉菌门（Planctomycetes）和绿弯菌门（Chloroflexi）对镉浓度未表现出明显的变化趋势。夏季土壤中,芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）和疣微菌门（Verrucomicrobia）丰度随镉浓度降低,而放线菌门（Actinobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的丰度对镉浓度具有一定的剂量效应。在属分类水平上,冬季土样中有57个属受到镉显著影响,24个属的丰度随镉浓度升高而降低,13个属丰度升高,尤其是Lactococcus,Psychrobacter,Brochothrix,Enhydrobacter和Carnobacterium仅在对照中存在。夏季土壤中,仅有1个属丰度随Cd浓度升高而降低,9个属丰度升高,2个属对镉浓度具有一定的剂量效应。镉对冬、夏季土壤细菌群落表现出相反的影响趋势,可能与两个季节土壤理化性质不同所致,冬季土中,总镉（TCd）、土壤含水量和速效磷与细菌群落结构相关,而夏季土中仅有效态镉（ACd）与细菌群落结构显著相关。因此,镉对冬季土壤理化性质的影响高于夏季,从而对土壤细菌群落的影响也大于夏季。（4）筛选出4株对铅具有较高抗性的微生物,两株真菌（Pb-G和Pb-9）和两株放线菌（X-68和X-53）。Pb-G和Pb-9具有较高的耐铅能力,耐Pb²⁺能力可达到4000 mg·L^-1,X-68和X-53对Pb²⁺的最大抗性水平为800 mg·L^-1。通过分子生物学鉴定,Pb-G为青霉属（Penicillium）,Pb-9为顶孢霉属（Sarocladium）,X-53和X-68均为链霉菌属（streptomyces）。Pb-G和Pb-9在Pb²⁺浓度介于1000-2000 mg·L^-1时对Pb²⁺具有良好的去除效果,去除率高于60%,菌株X-68在Pb²⁺初始浓度为500 mg·L^-1时对Pb²⁺的去除率为57.97%,高于X-53。Pb-G的吸附率和吸附量在Pb²⁺浓度为1500 mg·L^-1时,吸附效果最好;而X-68在Pb²⁺浓度达到400 mg·L^-1时吸附作用最大。