王立夫,赵淑雯,李杉杉,秦璐瑶,孙晓艺,雷小琴,陈世宝,王 萌

不同阴离子钠盐对土壤Cd形态与微生物群落的影响

王立夫,赵淑雯,李杉杉,秦璐瑶,孙晓艺,雷小琴,陈世宝,王 萌*

(中国农业科学院农业资源与农业区划研究所,农业农村部植物营养与肥料重点实验室,北京 100081)

为了探明污染土壤在盐碱胁迫条件下镉(Cd)有效性与微生物群落的响应,采集污灌区Cd污染农田土壤,模拟北方土壤典型盐碱胁迫情景,设置不同阴离子钠盐配置处理,利用微生境培养实验,采用高通量测序技术,结合对土壤性质、土壤Cd形态等的测定.结果表明:施用钠盐可显著提高钠吸附比(SAR)、碱化度(ESP),降低有机碳(SOC)含量、阳离子交换量(CEC);促进土壤中小粒径团聚体(<0.002mm)的形成,增加了Cd在小颗粒团聚体的质量负载;与对照相比,两种土壤中T1处理(主要阴离子为SO42-、Cl-)均显著(<0.05)增加交换态Cd含量(27.06%和11.00%).钠盐的添加降低了土壤中细菌的丰度和多样性,其中T1处理的微生物群落均匀度最低;盐碱胁迫处理改变了土壤细菌的关键类群,如增加了耐盐碱腈基降解菌科、葡萄球菌科、假单胞菌科和耐重金属芽孢杆菌科的菌群丰度,不同处理菌群结构差异与土壤阴离子组成有关,如相比而言,T1处理可增加变形菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门的丰度.冗余分析结果表明土壤pH值、交换态Cd含量、SAR和ESP是影响细菌群落组成变化的关键环境因子,拟杆菌门、芽单胞菌门和变形菌门的丰度与pH值呈正相关,而酸杆菌门、绿弯菌门的丰度与交换态Cd含量、SAR呈现显著正相关.可见,盐碱胁迫增加了土壤Cd的有效性,显著改变了土壤微生物群落结构.

污灌土壤；镉有效性；形态；微生物群落

在我国农田中约2/3为中低产农田,其中土壤盐渍化是土地退化的主要类型之一,而长期污水灌溉是造成土壤盐渍化的主要原因[1-2].目前我国污灌农田面积达140亿m2,尤其是资源性缺水的北方旱作地区(如北京、天津、河北、河南等)[3].污灌土壤除了具有盐基饱和度较高带来的盐渍化、土壤呈碱性等特点外,往往伴随着重金属超标,其中尤以镉(Cd)污染问题最为突出[3-4].土壤中的盐基离子可通过影响土壤溶液的离子强度、pH值等性质改变土壤多相体系中Cd的平衡,进而影响Cd的有效性[5].近年来,我国农田土壤的重金属和盐碱化复合污染问题愈发严重,污灌区土壤Cd污染已对我国农产品的安全生产和人……