水分波动在不同水分条件下对溶解有机物的影响差异：通过调节细菌网络和功能结构来实现

《Journal of Environmental Management》：Differential impacts of moisture fluctuation on dissolved organic matter under different water availability by regulating bacterial network and functional structure

TWW灌溉短期提升土壤氮磷含量和pH值，增强酶活性，但长期导致重金属累积（Cr、As），真菌群落结构变化（Mucoromycota减少，Ascomycota增加），并富集抗生素抗性基因（ARGs）和病原菌（Aspergillus、Fusarium）。研究揭示了TWW在城市绿地应用中的生态风险与可持续管理挑战。

　　本研究探讨了城市绿化中使用处理后的再生污水（TWW）对土壤性质、重金属积累、酶活性以及微生物群落动态的影响。随着全球水资源日益紧张，尤其是在快速城市化和气候变化的背景下，寻找可持续的灌溉水源变得尤为重要。TWW作为一种替代淡水的资源，已被多个国家广泛应用于灌溉作物、公园和城市绿地。然而，在中国，由于城市化进程迅速以及水资源分布不均，TWW的使用往往缺乏统一的规范。因此，研究其对城市绿地土壤-微生物-植物系统的影响，有助于推动更加可持续的城市灌溉策略。

TWW灌溉为城市绿化提供了新的机遇，同时也伴随着潜在的风险。一方面，TWW含有丰富的氮和磷等营养物质，能够改善土壤肥力并减少对合成肥料的依赖。另一方面，TWW可能携带污染物，包括重金属、有机污染物如农药、多环芳烃（PAHs）和酚类化合物等，这些污染物可能对土壤质量和植物健康产生不利影响。此外，TWW可能成为微生物病原体和抗生素抗性基因（ARGs）的来源，从而对环境和公共健康构成威胁。在农业和城市系统中，这些ARGs的传播可能导致更广泛的环境和健康问题。

为了更深入地了解TWW对城市绿化系统的影响，本研究选择了常见观赏植物——Nandina domestica作为研究对象，通过为期一个生长季的盆栽实验，分析了不同TWW处理对土壤性质和微生物群落的影响。实验分为五种灌溉处理：三种不同类型的TWW（W1、W2、W3）、自来水（TW）以及一种由50% W1和50%纯净水（W1P）组成的混合物。这些处理代表了南京目前主要使用的再生水类型，以便进行直接比较。

实验结果表明，TWW灌溉显著提高了土壤中的氮、磷含量和pH值，且在三个月时效果更为明显。然而，在五个月时，这些营养物质的含量有所下降，表明TWW对土壤营养的影响具有时间依赖性。土壤中的重金属含量在不同处理间存在差异，其中铬（Cr）和砷（As）显示出潜在的积累趋势。酶活性方面，TWW灌溉在三个月时显著提高了N-乙酰-β-葡萄糖苷酶（NAG）和磷酸酶（PHO）的活性，但五个月后这些效应有所减弱。这表明TWW对土壤微生物功能的影响也存在时间上的变化。

在微生物群落组成方面，TWW处理对土壤中的真菌和细菌群落产生了显著影响。真菌群落中，Mucoromycota的相对丰度在TWW处理下有所增加，而Ascomycota的丰度则有所下降。这种变化可能与TWW中较高的盐度、营养负荷和污染物有关，这些因素可能抑制了某些真菌的生长，同时促进了耐受性较强的真菌的繁殖。细菌群落中，Pseudomonadota的丰度在三个月时显著增加，但在五个月时趋于稳定。这种变化可能反映了TWW对氮循环相关微生物的影响。然而，某些细菌类群如Acidobacteriota和Verrucomicrobiota的丰度在TWW处理下减少，这可能对土壤的长期健康和肥力产生不利影响。

此外，研究还发现，TWW灌溉显著改变了微生物群落的组装过程，增加了微生物群落的随机性（NST值高于50%）。这种随机性可能与TWW中残留的消毒剂、重金属和其他污染物有关，这些因素可能影响微生物群落的稳定性。研究还指出，TWW灌溉可能促进抗生素抗性基因（ARGs）的增殖，特别是与三氯生和糖肽类抗生素相关的基因。同时，TWW可能增加植物病原菌的丰度，如Aspergillus和Fusarium等。这些发现提示我们，尽管TWW灌溉在短期内对土壤质量和微生物功能有积极影响，但长期使用可能带来生态风险，如重金属积累和微生物污染。

在功能基因分析中，TWW处理显著增加了与氨基酸代谢和过氧化物酶相关的基因丰度，但减少了芳香化合物降解基因的丰度。这表明TWW可能促进某些代谢途径，同时抑制了土壤微生物对有机污染物的降解能力。此外，TWW处理下的ARGs与多种病原菌之间存在复杂的关联，这可能意味着TWW不仅促进了抗性基因的传播，还可能通过选择压力增强病原菌的存活能力。

研究还探讨了环境因素与微生物群落结构和功能之间的相互作用。土壤的总氮（TN）、可利用磷（P）和某些重金属（如Cr、Cu、Hg）与微生物群落的组成和功能存在显著的正相关。这些结果表明，环境因素在调控微生物群落中起着关键作用，而重金属的存在可能通过共抗性机制、金属诱导的应激反应或促进水平基因转移等方式影响微生物群落的结构和功能。

总的来说，本研究提供了关于TWW灌溉对城市土壤质量和微生物群落影响的重要见解。虽然TWW在短期内能够改善土壤肥力和微生物活性，但长期使用可能带来重金属积累、微生物污染和抗生素抗性基因的传播等风险。因此，为了实现可持续的城市绿化，有必要加强对TWW的监管和管理，采用先进的处理技术以去除ARGs、有机污染物和重金属，并选择适合TWW灌溉的植物种类和土壤类型。通过整合先进的处理技术和科学的管理策略，TWW灌溉可以在保障环境安全的同时，为城市绿化提供可持续的水资源支持。