不同植物模式对铅锌矿渣修复的根际效应.pdf

Vol.44 No.1Jan.2024第 44 卷 第 1 期2024 年 1 月中 南 林 业 科 技 大 学 学 报 Journal of Central South University of Forestry&Technologyhttp:/收稿日期：2023-04-27基金项目：湖南省环保科研项目（HBKT-2021029）；湖南省教育厅科研项目（20B595）。第一作者：王玉竹（W），硕士研究生。通信作者：陈永华（），教授，博士研究生导师。杜露（），讲师。引文格式：王玉竹,陈永华,杜露,等.不同植物模式对铅锌矿渣修复的根际效应 J.中南林业科技大学学报,2024,44(1):185-193.WANG Y Z,CHEN Y H,DU L,et al.Rhizosphere effect of different plant patterns on lead-zinc slag remediationJ.Journal of Central South University of Forestry&Technology,2024,44(1):185-193.不同植物模式对铅锌矿渣修复的根际效应王玉竹，陈永华，杜 露，付新喜，谭 锋，柳 俊（中南林业科技大学 环境科学与工程学院，湖南 长沙 410004）摘 要：【目的】研究不同植物种植模式下根系效应在重金属修复中的效果，为矿山修复奠定理论基础。【方法】构 建了基于改良剂的铅锌矿植物修复中试系统，设计 CK 组（纯矿渣对照）、S0组（改良矿渣对照），比较单一植物系统 S栾（单一乔木栾树）、S夹（单一灌木夹竹桃）、S香（单一草本香根草）、S复（乔灌草复合）的铅锌矿修复效果。【结果】1）试验后，植物组与原矿渣对照组相比 pH 值提高了 0.14 0.27，含水率、孔隙度、有机质、阳离子交换量分别提高了 5.3%9.8%、9.6%11.8%、102.5%106.9%、54.2%66.6%；蔗糖酶、脲酶活性分别提升了 130.9%680.2%、2.4%8.6%；总氮、总磷、总钾含量分别提升了 85.5%115.6%、0.0%22.5%、0.9%10.5%。2）改良剂显著降低了系统中 Zn 流失量（P 0.05）；植物种植显著降低了Zn、Pb 流失量（P 0.05），其中，S复处理中 Pb、Zn 流失量最低；相比 S0，S 植物组中重金属 Pb、Zn 酸可提取态、可还原态组分含量均下降，S栾、S夹、S香、S复残渣态 Pb 分别提升了 6.5%、5.4%、11.8%、6.4%，残渣态 Zn 分别提升了 4.0%、3.4%、7.9%、2.1%。3）不同组别间细菌门水平差异不大，主要优势菌种有变形菌门 Proteobacteria、拟杆菌门 Bacteroidota、酸杆菌门 Acidobacteriota 等。门水平下主要优势真菌包括子囊菌门Ascomycota、担子菌门 Basidiomycota、接合菌门 Zygomycota 等。【结论】改良剂改善了矿渣的土壤结构，提升了矿渣的土壤肥力，为植物生长提供了有利条件。改良剂和植物种植改变了土壤 Pb、Zn 的赋存形态，残渣态含量升高，S复重金属流失量最低。植物种植模式对细菌、真菌物种丰度存在影响，改良剂的添加降低了基质中真菌的物种丰富度，而植物的生长又在一定程度上提升了真菌的物种丰富度。关键词：植物修复；铅锌尾矿；土壤改良剂；微生物多样性；根际效应中图分类号：S718.57 文献标志码：A 文章编号：1673-923X(2024)01-0185-09Rhizosphere effect of different plant patterns on lead-zinc slag remediationWANG Yuzhu,CHEN Yonghua,DU Lu,FU Xinxi,TAN Feng,LIU Jun(College of Environmental Science and Engineering,Central South University of Forestry&Technology,Changsha 410004,Hunan,China)Abstract:【Objective】The effect of root effect under different plant planting modes in heavy metal remediation was studied,which laid a theoretical foundation for mine remediation.【Method】An observer-based phytoremediation pilot system of lead-zinc ore was constructed,and the CK group(pure slag control)and S0 group(modified slag control)were designed to compare the lead-zinc ore restoration effects of single plant system SLuan(a single tree koelreuteria),SJia(a single shrub oleander),SXiang(a single herb vetiver),and SFu(compound of trees,shrubs and herbs).【Result】(1)After the experiment,compared with the original slag control group,the pH of the plant group was increased by 0.14-0.27,and the water content,porosity,organic matter and cation exchange capacity were increased by 5.3%-9.8%,9.8%-11.8%,102.5%-106.9%and 54.2%-66.6%,respectively.The activity of sucrase and urease increased by 130.9%-680.2%and 2.4%-8.6%,respectively.The contents of total nitrogen,total phosphorus and total potassium were increased by 85.5%-115.6%,0.0%-22.5%and 0.9%-10.5%,respectively.(2)The modifier significantly reduced the amount of Zn loss in the system(P 0.05).Plant planting significantly decreased the loss of Zn and Pb(P 0.05),and the loss of Pb and Zn was the lowest under the combination of tree,shrub and grass.Compared with the modified slag control group,the extractable and reducible contents of heavy metal Pb and Zn acid in the plant group were decreased,and the residual Pb in the single tree,single shrub,single herb and shrub Doi:10.14067/ki.1673-923x.2024.01.018王玉竹，等：不同植物模式对铅锌矿渣修复的根际效应186第 1 期铅锌矿可以广泛应用于军事、机械、化工、医药、冶金等领域，是对我国经济社会发展起着重要作用的矿产金属资源之一1。随着科学技术的飞速发展，人类进一步加速了矿产资源的开采与利用，经济社会迅速发展的同时，也产生了环境问题。其中，矿产资源在开采利用过程中产生的尾矿问题尤为严重。目前全国尾矿堆积总量为 80.46 亿 t。大量的尾矿堆积引起了一系列资源、环境、安全和土地问题2。尾矿中大都含有大量有毒元素，这些重金属废渣进入土壤后，可以对生活在土壤中的动物及微生物造成毒害，还会破坏土壤自然原生结构，破坏耕地，也会间接造成水污染，对生态环境构成严重威胁。近 20 年来，重金属修复领域已有大量研究成果，主要涉及物理、化学、生物、生态等修复手段，目前，低成本和较少的环境干扰使植物修复技术成为尾矿修复的研究热点3-5。通常情况下，重金属污染植物修复所采用的单一植物，只对一种或两种重金属元素具有耐性或富集性，而尾矿区污染种类多，成分复杂，很难找到某一种符合条件的修复植物，且近些年常用的超富集植物多为生物量小的草本，根系较浅，重金属吸收总量小，有关复合植物群落重金属吸收特性研究较少6。因此，本研究构建模拟植物群落中试系统，以湖南省某铅锌尾矿矿渣为研究对象，选用耐性乔木栾树、灌木夹竹桃、超富集草本香根草为供试材料，以蘑菇渣与碳酸钙为改良材料7，研究不同植物模式下修复效果在根系-土壤方面的差异，以期为矿山修复奠定理论基础。1 材料与方法1.1 供试材料栾树、夹竹桃购置于浏阳某苗木基地，均高约 60 cm 的 1 年生苗；香根草种子购置于广东某种业有限公司。蘑菇渣购置于湖南省某农业基地，为种植金针菇后留下的固体废弃物，主要成分有米糠、麦麸和玉米芯，碳酸钙的购入商家为北京某公司。铅锌尾矿来源为郴州市某矿区。试验前测得基质的物理化学特征（表 1）和基质的重金属含量（表 2）。compound groups was increased by 6.5%,5.4%,11.8%and 6.4%,respectively.Residual Zn increased by 4.0%,3.4%,7.9%and 2.1%,respectively.(3)There was little difference in the level of bacterobacteria among different groups.The main dominant bacteria were Proteobacteria,Bacteroidota,Acidobacteriota and so on.At the phylum level,the dominant fungi included Ascomycota,Basidiomycota,Zygomycota,etc.【Conclusion】The addition of amendments improved the soil structure and fertility of the original slag.Amendments and plant planting changed the occurrence forms of Pb and Zn in soil,the residue content was increased.The species abundance of bacteria and fungi was affected by plant planting patterns.The addition of amendments decreased the species richness of fungi in the substrate,while the growth of plants increased the species richness to some extent.Keywords:phytoremediation;lead-zinc tailings;soil amendment;microbial diversity;interroot effect表 1 基质的物理化学特征Table 1 Physicochemical characteristics of the matrix基质Matrix总氮Total nitrogen/(gkg-1)总磷 Total phosphorus/(gkg-1)总钾Total potassium/(gkg-1)有机质Organic matter/(gkg-1)含水率Water content/%容重Bulk density/(gcm-3)孔隙度Porosity/%阳离子交换量Cation exchange amount/C mol+矿渣 Slag0.470.000.440.0114.100.5826.100.0425.270.011.310.0153.982.0126.373.84蘑菇渣Mushroom dregs6.360.023.050.038.360.0152.320.25表 2 基质的重金属含量Table 2 The content of heavy metals in the matrix基质 Matrix重金属含量 Heavy metals content/(mgkg-1)PbZnCuCd矿渣 Slag2 725.0017.733 824.006.4578.470.9724.980.24蘑菇渣 Mushroom dregs29.000.61169.002.42250.280.410.011.2 试验设计模拟矿山玻璃中试装置定制于长沙市红星百货市场，长宽高为 100 cm100 cm80 cm，装置上下均设置导流管，将基质充分混匀，加入装置，高度达到 80 cm。试验设计见表 3，上述试验装置均设置 3 个平行。待基质活化后，选取长势一致的幼苗于3月份进行种植。各装置只接受自然雨水，187中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷定期除草，不额外添加肥料。该中试试验于 2021年 3 月至 2022 年 12 月在中南林业科技大学生科楼 A、B 座之间的苗圃内开展，试验区属亚热带季风气候，气候温和，年平均降水量为 1 500 mm。表 3 试验设计Table 3 Experimental design装置编号及植物模式 Device number and plant pattern处理配比 Treatment proportioning纯矿渣 CK(pure slag control)8 m3矿渣改良矿渣 S0(modified slag control)7.2 m3矿渣 0.4 m3蘑菇渣+0.4 m3碳酸钙单一乔木 S栾（a single tree koelreuteria)7.2 m3矿渣 0.4 m3蘑菇渣+0.4 m3碳酸钙+栾树（8 株）单一灌木 S夹(a single shrub oleander)7.2 m3矿渣 0.4 m3蘑菇渣+0.4 m3碳酸钙夹竹桃（8 株）单一草本 S香(a single herb vetiver)7.2 m3矿渣 0.4 m3蘑菇渣+0.4 m3碳酸钙+香根草（种子 2 kg）乔灌草复合 S复(compound of trees,shrubs and herbs)7.2 m3矿渣 0.4 m3蘑菇渣+0.4 m3碳酸钙+栾树（4 株）夹竹桃（4 株）+香根草（种子 1 kg）1.3 试验方法pH 值用 pH 酸度计进行测定；有机质采用水合热重铬酸钾氧化-比色法测定；含水率用烘干法测定；容重用环刀法测定；阳离子交换量采用三氯化六氨合钴浸提-分光光度法测定；土壤蔗糖酶活性采用 3,5-二硝基水杨酸比色法测定；土壤脲酶活性采用苯酚钠-次氯酸钠比色法测定；土壤碱性磷酸酶活性采用试剂盒检测；土壤全氮采用凯氏法测定；土壤总磷采用碱熔-钼锑抗分光光度法测定；土壤总钾采用氢氧化钠熔融-火焰原子吸收分光光度法测定；土壤重金属含量使用能量色散X 射线光谱仪（EDX）测量；土壤中重金属形态采用三步连续萃取法测定；土壤微生物多样性检测委托上海欧易生物医学科技有限公司进行。本研究各重金属流失量的计算方法为试验前后基质中各重金属含量的差值。1.4 样品采集前期采集土样为植物种植前，测定基质的基本理化性质及重金属含量，末期为试验结束后在植物根系周围科学取样，每个中试系统随机布设10个采样点，按照每层10 cm左右深度分层取样，每组取 1.5 kg 基质。每组分析均做 3 组平行，均值作为基础数据。1.5 数据分析数据方差分析和显著性检验用单因素方差分析，由 IBM-SPSS 22 统计软件进行。图表由Origin 2021 软件绘制。微生物数据绘图运用欧易云平台完成。2 结果与分析2.1 不同处理模式下基质基本理化性质、肥力、酶活性差异分析从各处理组的基质理化性质（表 4）及酶活性在试验前后的差异（表 5）来看，CK 组养分贫瘠，总磷和总氮含量偏低，但总钾含量正常，肥力状况较差。跟 CK 比较，S0组的 pH 值提高了 1.5，含水率提升了 25.3%，孔隙度提高了 25.5%，有机质含量上升了 85.1%，阳离子交换量上升了 52.5%；蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性分别是对照组的 7.5、2.3、15.4 倍；总氮、表 4 各处理组试验前后的基质理化性质Table 4 Physical and chemical properties of matrix before and after test组别Group阶段StagepH 值pH value有机质Organic matter/(gkg-1)含水率Water content/%容重Bulk density/(gcm-3)孔隙度Porosity/%阳离子交换量Cation exchange amount/(cmolkg-1)CK 组CK group试验前7.140.0314.100.1120.170.21.690.0143.021.7317.132.55试验后7.260.0212.600.3116.380.311.660.2144.351.2617.111.45S0组S0 group试验前7.290.0426.100.0425.270.11.310.0153.982.0126.373.84试验后7.361.0223.200.2120.360.211.320.5654.671.6523.552.64植物组Plant group试验前7.260.0626.000.7425.520.81.310.0453.781.5726.362.86试验后 S栾7.050.0725.900.2324.520.211.220.0454.671.3527.562.89试验后 S夹7.010.1226.000.2521.650.321.260.0254.781.9927.651.89试验后 S香7.120.3225.500.4622.780.411.240.0653.620.9827.653.07试验后 S复6.990.2125.600.7621.561.431.230.0855.762.0128.542.67王玉竹，等：不同植物模式对铅锌矿渣修复的根际效应188第 1 期总磷含量分别提升了 176.5%、33.4%，总钾含量降低了 12.5%。试验后，S 植物组 pH 值提高了0.14 0.27，含水率、孔隙度、有机质、阳离子交换量分别提高了 5.3%9.8%、9.6%11.8%、102.5%106.9%、54.2%66.6%；蔗糖酶、脲酶活性分别 提 升 了 130.9%680.2%、2.4%8.6%；总氮、总磷、总钾含量分别提升了85.5%115.6%、0.0%22.5%、0.9%10.5%。说明改良剂的添加和植物的生长改良了土壤结构，增强了保肥能力，为植物的生长提供了必要的养分。其中，与 S0组相比，S 植物组的 pH 值都有所下降，表明系统内均有一定程度的酸化，推测与植物根际分泌的有机酸等物质有关8。在试验末期 S复的 3 种酶活均高于其他 5 组，说明植物的生长和改良剂的加入显著增加了3种土壤酶的活性。2.2 不同处理模式下基质的重金属含量与形态差异分析从不同处理模式下基质重金属的流失量（表6）可以发现，S 植物组的 Zn、Pb 流失量显著低于CK 组和 S0组（P 0.05），同时 S0组中 Zn 的流失量显著低于 CK 组（P 0.05），Cd 的流失量S0组显著高于 CK 和 S 植物组，Cu 的流失量在各组中无显著差异。其中 S 植物组之间比较，S复组Pb、Zn 流失量略低于其他 3 组。从不同处理模式的铅锌尾矿重金属形态分析（图 1 2）中可以看出，相比 CK 组，S0组在尾矿中添加改良剂后，Pb、Zn 的酸可提取态和可还原态组分含量分别下降了 93.5%、37.7%和13.1%、9.3%，重金属有效性降低；相比 S0组，S植物组中重金属 Pb、Zn 酸可提取态、可还原态组分含量均下降，S栾、S夹、S香、S复残渣态 Pb 分别提升了 6.5%、5.4%、11.8%、6.4%，残渣态 Zn 分别提升了 4.0%、3.4%、7.9%、2.1%。这表明，种植植物和添加改良剂都可以很好地固定尾矿中的重金属，从而减少其在土壤中的有效态含量，缓解重金属对植物的胁迫9。S栾组酸溶性 Pb 的含量略高于其他 3 组，这可能与改良剂和植物根系分泌物对重金属元素的活化作用有关10。表 6 各处理组基质重金属流失量Table 6 Loss of heavy metals in the matrix of each treatment group组别Group重金属流失量 Heavy metal loss/(mgkg-1)PbZnCuCdCK728 a993 a9.3 a3.77 bS0701 a771 b10.3 a7.13 aS栾315 b403 c10.0 a4.33 bS夹342 b412 c10.4 a4.38 bS香367 b475 c10.9 a4.67 bS复289 b398 c11.4 a4.65 b图 1 6 种基质 Pb 的不同形态分布Fig.1 Different morphological distribution of Pb in six substrates表 5 各处理组试验前后基质的氮磷钾含量和酶活性Table 5 Nitrogen,phosphorus and potassium content and enzyme activity of matrix before and after each treatment group组别Group阶段Stage总氮Total nitrogen/(gkg-1)总磷Total phosphorus/(gkg-1)总钾Total potassium/(gkg-1)蔗糖酶Sucrase/(mgg-1d-1)脲酶Urease/(mgg-1d-1)碱性磷酸酶Alkaline phosphatase/(Ug-1)CK 组CK group试验前0.170.01 e0.330.01 cde16.111.61 a6.180.15 g0.530.02 f1118105 g试验后0.130.00 f0.310.00 cde10.831.05 a5.500.41 g1.170.05 g95428 gS0组S0 group试验前0.470.00 a0.440.01 a14.100.58 a52.670.25 a1.750.05 bcd1836237 d试验后0.250.02 b0.300.01 e9.190.58 a18.900.60 e0.460.03 f872536 f植物组Plant group 试验前0.470.02 a0.440.02 a14.060.10 a51.830.25 a1.660.02 dc1875935 c试验后 S栾0.280.02 c0.370.02 cd10.930.10 a38.670.45 c1.550.04 e1926917 b试验后 S夹0.270.02 cd0.340.01 c10.930.10 a21.431.53 d1.850.03 b1428224 e试验后 S香0.240.03 d0.380.02 b11.340.10 a12.700.40 f1.540.03 e1631574 c试验后 S复0.280.03 c0.310.02 de11.920.21 a42.470.35 b1.990.10 a2135529 a 不同字母表示不同处理下各指标差异显著（P 0.05），下同。Different letters indicated significant differences in each index under different treatments(P 0.05),the same below.189中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷图 2 6 种基质 Zn 的不同形态分布Fig.2 Different morphological distribution of Zn in six substrates2.3 不同处理模式下基质微生物群落结构差异分析从不同处理模式下基质土壤微生物群落 多样性指数（表 7）可以看出，从细菌来看：CK 组的 chao 指数与 observed_species 指数均显著低于其他 5 组（P 0.05），与 simpson 指数差异不显著，说明总体上在改良剂和植物生长的共同作用下，基质中细菌物种数量显著增加，其中 S0、S香、S夹、S栾、S复的 chao 指数与 observed_species 指数差异没有规律性，说明短时间内改良剂的添加和植物的生长对细菌物种丰富度影响较小。从真菌来看：CK 组的 chao 指数与 observed_species 指数均低于其他 5 组，差异显著（P 0.05），说明改良剂的添加与植物的生长对基质中真菌物种数量影响较大，其中，S复的 chao 指数、observed_species 指数最高。从 simpson 指数来看，S0组显著低于 CK、S香、S夹、S复，说明改良剂的添加降低了基质中真菌物种丰富度，而植物的生长又在一定程度上提升了真菌的物种丰富度。表 7 不同处理模式下基质土壤微生物群落 多样性指数Table 7 Diversity index of substrate soil microbial community different treatment modes菌种 Strain组别 GroupChao1Observed_speciesSimpson细菌BacteriaCK3 515131 d2 601123 c0.968 10.003 4 aS05 307412 bc4 105395 ab0.977 90.008 6 aS香5 280457 bc3 943381 b0.913 80.014 5 cS夹5 870285 ab4 544351 a0.944 40.019 9 bS栾5 146238 c3 919288 b0.986 10.002 9 aS复6 044309 a4 550196 a0.981 30.008 0 a真菌FungiCK28562 c23347 d0.884 30.071 1 aS0323100 bc27084 cd0.637 80.082 6 cS香41744 ab33450 bc0.797 50.133 3 abS夹45022 a37528 ab0.912 20.031 4 aS栾41046 ab32334 bcd0.695 90.060 0 bcS复52763 a43142 a0.817 00.078 3 ab 同列不同字母表示不同处理下微生物 多样性指数差异显著（P 0.05），下同。Different letters in the same column indicate significant differences in microbial diversity index(P 0.05)under different treatments,the same below.由细菌门水平群落组成（表 8）和相对丰度（图 3）可以看出，不同组别间细菌门水平差异不大，主要优势菌种有变形菌门 Proteobacteria、拟杆菌门 Bacteroidota、酸杆菌门 Acidobacteriota、单 芽 孢 菌 门 Gemmatimonadota 和 放 线 菌 门Actinobacteriota，总占比均在整个序列的75%以上。其中，酸杆菌门在不同组间丰度存在显著性差异（P 0.05），相对丰度表现为 S栾 S香 S复S夹 S0 CK。S0改良矿渣中酸杆菌门丰度均高于 CK，同时各 S 植物组又均高于 S0，有研究11-12证明，酸杆菌门13为土壤微生物的重要组成成员，参与土壤物质循环，酸杆菌门细菌具有一定特点，比如偏好酸性环境、寡营养、难培养等。变形菌门是矿渣土壤基质中的优势菌种，其门水平下相对丰度最高，可以广泛参与土壤有机质分解、循环和能量转化，CK 组变形菌门丰度显著高于 S0、S栾、S复，说明改良剂的加入以及栾树等复合植物的生长对其影响很大。由真菌门水平群落组成（图4）和相对丰度（表9）可以看出，门水平下主要优势菌群包括子囊菌门 Ascomycota、担子菌门 Basidiomycota、接合菌门 Zygomycota、球囊菌门 Glomeromycota 和罗兹菌门 Rozellomycota，其中，球囊菌门丰度 CK 组与其他 5 组存在显著性差异（P 0.05），球囊菌王玉竹，等：不同植物模式对铅锌矿渣修复的根际效应190第 1 期表 8 不同处理模式下基质细菌群落门水平相对丰度差异Table 8 Difference in fungal community at phylum level of each substrate菌种 StrainCKS0S香S夹S栾S复变形菌门 Proteobacteria52 328 a41 700 bc49 410 a46 536 ab36 136 c41 247 bc拟杆菌门 Bacteroidota4 307 b5 695 b5 595 b5 165 b8 931 a5 634 b酸杆菌门 Acidobacteriota602 c2 229 b2 963 b2 344 b3 999 a2 477 b单芽孢菌门 Gemmatimonadota1 678 b2 385 a1 218 b1 064 b1 274 b1 576 b放线菌门 Actinobacteriota1 381 bc1 195 bc962 bc683 c3 145 a1 827 b粘菌门 Myxococcota782 b1 055 b1 009 b927 b1 560 a1 536 a厚壁菌门 Firmicutes760 b817 b1 057 b799 b1 598 a1 008 b硝化螺旋菌门 Nitrospirota2 667 a515 b553 b569 b361 b317 b其他 Other445 b1 060 a789 ab679 ab597 b573 b门一直被认为是一种严格依赖寄主获取碳源的微生物，它可以构成陆生植物的丛植菌根。有研究表明，某些地区土壤表层落叶中存在球囊菌门定殖，说明其具有腐生性14。CK 组中球囊菌门丰度最高，可能是由于 CK 组中表层土壤中存在大量腐殖质和自然飘落的植物叶片等，也可能是由于改良剂中某些物质的加入，抑制了球囊菌门的繁殖。对比 CK 组与 S0组，子囊菌门、担子菌门丰度均存在显著性差异（P 0.05），他们都是土壤中的重要分解者。有研究表明，子囊菌门能引起植物地下部的腐烂15，各试验组子囊菌门丰度表现为 CK S夹 S香 S复 S栾 S0，说明改良剂的添加降低了该真菌在矿渣土壤基质中的丰富度，从而降低了基质对植物的毒害；担子菌门可以分解植物残体中的纤维素等16，还主要参与难分解物质的水解过程，在各组中丰度表现为 S0S栾 S复 S香 S夹 CK，可能是由于改良剂蘑菇渣的加入，增加了基质中的纤维素、木质素等。罗兹菌门是各种真核生物的专性病原体，具有栖息地偏好，需要在高质量的环境条件下生存17，S夹、S复罗兹菌门真菌丰富度显著高于 CK 组（P0.05），说明复合植物的生长改善了土壤环境。表 9 不同处理模式下基质真菌群落门水平相对丰度差异Table 9 Differences in relative abundance of stromal fungal community phylum levels under different treatment modes真菌 FungusCKS0S香S夹S栾S复子囊菌门 Ascomycota0.713 8 a0.192 2 c0.515 0 ab0.520 3 ab0.235 4 c0.301 9 bc担子菌门 Basidiomycota0.149 2 c0.607 2 a0.294 8 bc0.211 6 c0.557 4 a0.441 0 ab接合菌门 Zygomycota0.083 9 a0.065 2 a0.044 4 a0.104 7 a0.061 5 a0.064 0 a球囊菌门 Glomeromycota0.017 4 a0.000 4 b0.002 2 b0.003 6 b0.000 6 b0.002 6 b罗兹菌门 Rozellomycota0.000 0 c0.000 5 c0.000 4 c0.008 4 a0.003 5 bc0.006 9 ab壶菌门 Chytridiomycota0.002 3 a0.003 8 a0.001 0 a0.002 6 a0.001 9 a0.002 7 a尾虫门 Cercozoa0.000 0 b0.000 0 b0.000 3 b0.000 2 b0.000 1 b0.001 5 a其他 Others0.033 4 a0.130 6 a0.142 0 a0.148 5 a0.139 5 a0.179 5 a图 3 各基质细菌群落在门水平上相对丰富度(top 10)Fig.3 Soil bacterial community at phylum level of each substrate(top 10)图 4 各基质真菌群落在门水平上相对丰富度(top 10)Fig.4 Soil fungal community at phylum level of each substrate(top 10)191中 南 林 业 科 技 大 学 学 报第 44 卷总体而言，改良剂的添加和植物的生长对基质门水平微生物丰富度影响不大，但提升了以酸杆菌门为代表的细菌相对丰度，一定程度上改善了土壤质量，同时降低了子囊菌门等对植物生长有害的真菌丰度。3 讨 论铅锌尾矿石砾、砂粒较多，养分贫瘠，肥力状况差，与一般林地18相比，尾矿矿渣的基质中含水极少，尽管其孔隙度较大，通气和渗水性能优异，但基质的保水性差，容易形成坚硬的结块，故生长在基质上的植物容易干旱死亡19。这是矿渣废弃地上种植木本植物和其他植物生长困难的重要原因之一。本研究基质总氮为 0.17 g/kg，属于极差范围，改良剂添加后为 0.47 g/kg，稍有好转，但总体上总氮含量仍然偏低20。另据报道，如果土壤基质中总磷的含量低于 0.80 g/kg，植物的生长会受到限制9，而本研究基质总磷含量仅为 0.33 g/kg，改良后也仅达到 0.43 g/kg，该指标影响植物的生长发育。进一步分析，铅锌尾矿矿渣基质氮、磷含量较低，基于两个原因，其一，基质本身所含的氮、磷量较少；其二，基质的黏粒比重较小，这导致土壤黏粒附着营养元素的能力较差21-22。因此，在工程区进行植被修复时，