銅陵銅尾礦廢棄地可培養(yǎng)固氮菌和氨氧化細(xì)菌研究.pdf

1、銅陵是我國(guó)六大銅業(yè)基地之一,區(qū)內(nèi)堆存在大量的銅尾礦廢棄地,多數(shù)尾礦廢棄地處于自然生態(tài)恢復(fù)狀態(tài)。其自然生態(tài)恢復(fù)過(guò)程表現(xiàn)為典型的生態(tài)系統(tǒng)原生演替過(guò)程:棄置后的尾礦裸地表面首先形成以藻類、蘚類占優(yōu)勢(shì)的隱花植物結(jié)皮(cryptogamic crust),而后草本維管植物定居并逐漸形成自然植物群落。在尾礦廢棄地自然生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中氮素及氮循環(huán)常常處于關(guān)鍵的地位。目前,關(guān)于重金屬尾礦廢棄地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中土壤固氮菌和氨氧化細(xì)菌群落多樣性的研究國(guó)內(nèi)外

2、鮮見報(bào)道。研究上的不足導(dǎo)致了人們對(duì)包括尾礦廢棄地在內(nèi)的各類人為原生裸地生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展過(guò)程中土壤固氮細(xì)菌和氨氧化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)、功能多樣性等重要生態(tài)學(xué)理論問(wèn)題的認(rèn)識(shí)十分膚淺。本研究以4處不同時(shí)期棄置的、處于3個(gè)演替階段(原生裸地階段、隱花植物結(jié)皮階段和草本維管植物群落階段)的銅尾礦廢棄地為研究對(duì)象,利用PCR-DGGE和測(cè)序分析法對(duì)位于銅陵銅尾礦廢棄地不同植被類型下的尾礦理化性質(zhì)、可培養(yǎng)微生物數(shù)量及可培養(yǎng)固氮菌和氨氧化細(xì)菌多樣性進(jìn)行了探討。主

3、要研究結(jié)果如下:
　　1隨著尾礦廢棄地上植物群落的形成和發(fā)展,尾礦廢棄地水分含量增加、pH降低、土壤有機(jī)質(zhì)和總氮含量提高;
　　2銅尾礦廢棄地自然生態(tài)恢復(fù)過(guò)程中,隨著生態(tài)系統(tǒng)演替的進(jìn)行尾礦廢棄地中土壤微生物量逐漸增加,不同演替階段土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)表現(xiàn)為細(xì)菌數(shù)量>放線菌數(shù)量>真菌數(shù)量,三者所占的比例分別為細(xì)菌60.68﹪~97.45﹪、放線菌2.50﹪~39.13﹪、真菌0.05﹪~0.82﹪?？膳囵B(yǎng)細(xì)菌多樣性的DGGE圖

4、譜特征表明,不同植物群落下的尾礦樣品中條帶的位置、亮度以及數(shù)目各有不同,因此不同植物群落下細(xì)菌的Shannon Wiener指數(shù)存在差異性,其中以白茅植物群落下的多樣性指數(shù)最大,表明白茅植物群落下可培養(yǎng)細(xì)菌優(yōu)勢(shì)種群較豐富;
　　3處于不同演替階段的4個(gè)尾礦庫(kù)中可培養(yǎng)自生固氮菌多樣性指數(shù)不同。其中,有植物群落定居的尾礦土壤中可培養(yǎng)自生固氮菌多樣性指數(shù)大于無(wú)任何植物生長(zhǎng)的尾礦裸地;而在同一尾礦庫(kù)中隱花植物結(jié)皮下多樣性指數(shù)最高,說(shuō)明其遺

5、傳信息豐富。在DGGE分離的條帶中,選取其中11個(gè)熒光強(qiáng)度較亮的條帶進(jìn)行切膠回收測(cè)序,測(cè)序的結(jié)果在GeneBank數(shù)據(jù)庫(kù)中用BLAST進(jìn)行檢索和進(jìn)行同源性比較。結(jié)果表明,尾礦中固氮菌所有序列與Genebank中nifH基因序列的相似性在92％-100％之間,分別屬于根瘤菌屬(Rhizobium)、農(nóng)桿菌屬(Agrobacterium)和假單胞菌屬(Pseudomonas);另外,其余幾株菌株與數(shù)據(jù)庫(kù)中目前未獲得純培養(yǎng)的未知名的菌株之間也

6、具有大于97％的相似性。
　　4不同植物群落下的尾礦土壤中氨氧化細(xì)菌的多樣性指數(shù)不同;對(duì)氨氧化細(xì)菌16Sr DNA擴(kuò)增的產(chǎn)物進(jìn)行DGGE分離,選取其中12個(gè)熒光強(qiáng)度較亮的條帶進(jìn)行切膠回收測(cè)序,測(cè)序的結(jié)果在GeneBank數(shù)據(jù)庫(kù)中用BLAST進(jìn)行檢索和進(jìn)行同源性比較。結(jié)果表明,獲得的AOB序列與GenBank數(shù)據(jù)庫(kù)中已知序列的相似度都高于95％。其中,1、3、5號(hào)條帶分別與GenBank中已知無(wú)色菌屬(Achromobacter)的