蚯蚓活动对锌污染土壤微生物群落结构及酶活性的影响

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1、王丹丹等：蚯蚓活动对锌污染土壤微生物群落结构及酶活性的影响543蚯蚓活动对锌污染土壤微生物群落结构及酶活性的影响王丹丹，李辉信，胡锋*，王霞南京农业大学资源与环境科学学院，江苏南京210095摘要：以不同质量分数Zn污染高沙土为材料，研究在重金属污染土壤中，蚯蚓活动对土壤微生物数量和各种酶活性的影响。试验结果表明：Zn的加入使土壤蔗糖酶、脲酶活性降低，而对磷酸酶活性没有影响，加Zn量在300mg·kg-1以下时对微生物量碳有促进作用，高于该水平则表现为抑制作用。接种蚯蚓后，土壤细菌和放线菌的群落数明显提高，除各别处理外均达到显著差异，真菌数量没有

2、变化；土壤磷酸酶、蔗糖酶、脲酶等酶活性也因接种蚯蚓而显著提高（p<0.05*），随土壤Zn污染质量分数变化，蚯蚓对三种酶活性的影响趋势不同。蚯蚓活动对土壤酶活性的提高一定程度上缓解了重金属对酶的抑制作用。试验结果还表明蚯蚓活动显著提高了各处理土壤的NO3－-N含量，相关散点图显示NO3－-N含量和植物地上部生物量，地上部Zn质量分数及植物地上部Zn吸收总量间都有明显相关性（r=0.517*，r=0.532*，r=0.607*）。试验初步验证了蚯蚓对Zn污染土壤中微生物和酶活性的改善作用。关键词：重金属；微生物；酶活性；蚯蚓中图分类号：X171.5

3、文献标识码：A文章编号：1672-2175（2006）03-0538-05王丹丹等：蚯蚓活动对锌污染土壤微生物群落结构及酶活性的影响543土壤微生物群落、酶活性与土壤重金属污染之间的关系是国内外环境科学领域的研究热点[1-3]。大量研究表明，微生物群落数、土壤酶活性的大小与重金属污染程度存在一定的相关性，土壤酶活性和微生物区系组成是反映重金属等污染物环境效应的敏感指标[4-6]。Kandeler等[7]研究了重金属污染土壤的13种酶，发现与土壤碳循环有关的酶受重金属抑制较小，而与土壤氮、磷、硫等循环有关的酶受重金属抑制作用明显。另一方面，土壤大型

4、动物蚯蚓在土壤生态系统有机物质分解、矿质元素循环和能量转化等生态过程中起着十分重要的作用，是土壤肥力形成和土壤质量保持的重要因素[8-10]。蚯蚓主要通过与微生物的相互作用参与有机物分解过程和有机态养分的矿化[11-12]。有资料表明微生物是蚯蚓除有机质外的第二食物[13]，同时蚯蚓所吞食的土壤有机物主要靠蚯蚓肠道内的微生物和各种酶来分解转化，蚯蚓与微生物之间的复杂的相互作用不仅改变了土壤微生物的群落结构，还对土壤N、P等矿质元素的矿化，植物的生长有很大影响[14-15]。土壤酶和土壤矿质养分循环关系密切，所以蚯蚓对土壤酶的影响也广有研究[8]。

5、ZHANGE等研究发现，蚯蚓工作后的土壤的磷酸酶、纤维素酶、淀粉酶等酶活性较原状土明显提高[16]。蚯蚓在重金属污染土壤中的应用近年来得到了很多关注，CHENJM等[17]将蚯蚓接种到Cu、Cd污染土壤中，发现耐性蚓种可在一定质量分数的污染土壤中存活，并且显著改变土壤重金属形态。Zn污染质量分数低于400mg·kg-1时，蚯蚓对土壤氮素矿化、硝化和反硝化活性有显著促进作用，进而提高污染土壤的N素矿化量，这可能是因为蚯蚓在污染条件下仍能提高土壤的硝化酶和反硝化酶的缘故[18-19]。目前已有研究将蚯蚓应用到Pb/Zn尾矿修复中去，结果表明蚯蚓对植物

6、修复污染土壤有积极意义，可同时提高植物的生物量和植物重金属质量分数，污染土壤的N，P，K等养分状况也得到了改善[20]。但是对于种植植物条件下，蚯蚓对Zn污染土壤的各种微生物指标影响如何，还没有报道。本文旨在Zn污染土壤中接种蚯蚓，研究蚯蚓对污染土壤微生物群落结构、微生物活性及酶活性的影响，以揭示土壤动物在污染土壤微生态修复中的作用，为进一步利用蚯蚓改善植物修复技术提供理论依据。1材料与方法1.1供试土壤的采集供试土壤采自江苏如皋县搬经镇长江冲积物形成的高沙土（0～20cm），质地为砂壤，土壤的基本性状为：pH值8.15，总有机C5.18g·kg

7、-1，全N0.70g·kg-1，全P0.66g·kg-1，全锌62.26mg·kg-1，有效态锌14.60mg·kg-1。供试蚯蚓为环毛蚓（Pheretimasp.），供试植物为黑麦草（L.multiflorum）。1.2锌人工污染土壤的制备王丹丹等：蚯蚓活动对锌污染土壤微生物群落结构及酶活性的影响543前期试验发现蚯蚓只能在一定Zn污染质量分数浓度[w(Zn)≤400mg·kg-1]下存活，因此本试验Zn污染质量分数浓度最高设置为400mg·kg-1。称取1kg过2mm筛的高沙土(风干土)于塑料盆钵中，分别培养2个月后，每加入0，100，200

8、，300，400mg·kg-1Zn2+（ZnSO4）。于28℃温室中干湿交替钵施尿素0.1738g、KH2PO40.1666g，平衡2d