Pb和Cd对森林土壤细菌功能多样性及群落结构的影响

Effects of Pb and Cd on forest soil bacterial functional diversity and community structure

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摘要重金属的毒性系数(The Toxic Factor,TF)是评价重金属潜在生态风险指数(potential ecological risk index,RI)的关键参数.为了探究基于Hakanson提出的TF值是否适用于重金属对土壤微生物的生态风险评估,以TF值为5和30的铅(Pb)和镉(Cd)构建土壤微宇宙试验,构建不同的RI水平(100、200和400),通过Biolog-ECO板和高通量测序技术分析了Pb和Cd分别对细菌功能多样性及群落结构的影响.结果表明,对照处理(CK)的细菌丰度、功能多样性(Shannon指数,Simpson指数和McIntosh指数)和基因多样性(ACE和Chao1指数)均大于Pb、Cd污染的土壤,随着RI水平的升高,Pb和Cd污染土壤中细菌的丰度、功能多样性(Shannon指数和McIntosh指数)和基因多样性(Chao1指数和ACE指数)呈下降趋势.相同RI水平下,Pb污染土壤中细菌群落的丰度、平均颜色变化率(AWCD)、功能多样性指数、OTUs数和基因多样性指数均显著大于Cd污染(P＜0.05);6大类碳源利用率及主成分(PCA)分析表明,Pb污染土壤中细菌对糖类和羧酸的利用率均显著大于Cd污染(P＜0.05),在不同RI水平和重金属比例下,碳源利用模式而有所不同.同一RI水平下,相对于Pb污染,Cd污染土壤中变形菌门的相对丰度较为丰富,而绿弯菌门的相对丰度稀少;Pb和Cd污染土壤中慢生根瘤菌属、鞘脂单胞菌属、链霉菌属和norank_f_Roseiflexaceae等不同属细菌相对丰度表现出差异性.上述结果表明Hakanson提出的TF值并不适用于评估重金属Pb和Cd对土壤微生物的潜在生态风险.