江西九龙山铁尾矿区3种树木对土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响

作者：王文正; 宋立国; 王钱; 刘相荣; 孙启武; 厚凌宇^*

来源：林业科学, 2023, 1-13.

• 宏基因组学
• 铁尾矿
• 重金属污染
• 植物修复效果
• 微生物群落组成

【目的】研究湿地松、杉木、桤木的种植对江西九龙山铁尾矿区土壤重金属质量分数及微生物群落组成的影响，为该矿区及相似立地区域的植被恢复提供可靠的科学数据和理论依据。【方法】采用微波消解处理湿地松、杉木、桤木的根际、非根际土壤样品与根、茎、叶样品，通过ICP、AAS测定样品重金属质量分数，依据测定结果计算3种树木生物富集系数和生物转移系数，分析其对不同重金属的富集和转移能力。采用宏基因组学测序分析3种树木根际、非根际土壤样品，探究各树种对应土壤中的微生物群落组成。【结果】1）3种树木对Hg、Cu、Pb、Zn的生物转移系数（BTF）均大于1，对Cr的BTF＜1，表明其对Hg、Cu、Pb、Zn的转移能力强，对Cr的转移能力弱。杉木的BTF（As）＞1，表明杉木对As的转移能力强。2）杉木对Hg、Pb的生物富集系数（BCF）均大于1，表明杉木对Hg、Pb的富集能力好。相较于其他重金属，湿地松对Hg、Pb的生物富集系数最高，桤木对Zn的生物富集系数最高，表明湿地松对Hg、Pb的富集能力强，桤木对Zn的富集能力强。3）在门水平上，对照组（J1）中酸杆菌门相对丰度最高（45.55%），其次为变形菌门（12.11%）。在湿地松根际土（J2）和非根际土（J3）、杉木根际土（J4）、桤木根际土（J5）和非根际土（J6）中变形菌门最丰度最高（22.72%～44.56%），其次为酸杆菌门（13.49%～16.56%）。在属水平上，J1优势属为短根瘤菌属和纤线杆菌属，J2、J3、J4、J5、J6中相对丰度占比最高的优势属为短根瘤菌属和鞘氨醇单胞菌属。【结论】1）根据对3种树木对重金属的转移及富集能力的评估后，可以确定杉木、湿地松可作为Hg、Pb修复的先锋树种，桤木可作为Zn的修复树种与其间作。2）基于门、属2分类等级水平的分析，3种树木的根际、非根际土中优势微生物群落均为变形菌门，3种树木的种植均促进了土壤中变形菌门微生物相对丰度的增加，变形菌门可提高植物对重金属的吸收并对植物生长有促进作用，两者相辅相成，可有效提高植物吸收重金属的效率。

• 单位
  林木遗传育种国家重点实验室; 中国林业科学研究院林业研究所