酸性矿井排水对稻田土壤中微生物多样性、群落结构及其相互作用的影响

《Plant and Soil》：Impacts of acid mine drainage on soil microbial diversity, community structure, and interactions in paddy soils

AMD污染导致水稻土壤微生物多样性降低，群落结构重构，互作网络效率下降，清洁水灌溉土壤中复杂稳定的微生物互作网络更利于生态功能。

　　

摘要

背景与目的

酸性矿井排水（AMD）是一种环境污染物质，这类物质渗入农业土壤（如稻田）后会改变土壤的物理化学性质，并对土壤微生物构成严重威胁。然而，AMD对稻田土壤中微生物多样性、群落结构及物种相互作用的具体影响仍不明确。

方法

我们进行了模拟实验，将水稻分别种植在受AMD污染的土壤和用清水灌溉的受污染土壤中作为实验组，同时将水稻种植在用清水灌溉的未受污染土壤中作为对照组。在播种、分蘖、抽穗和成熟阶段从水稻种植盆中采集土壤样本（非根际部分）。通过扩增子测序技术对16S rRNA基因的高变区（V3–V4）进行测序，以研究细菌和古菌群落结构与土壤物理化学性质之间的关系。

结果

在受AMD污染的土壤中，优势细菌属包括Candidatus Solibacter、Thiobacillus和Candidatus Koribacter，这些细菌适应酸性及富含金属的环境。相比之下，对照组的土壤中以Anaeromyxobacter、Haliangium和Sphingomonas为主。受污染土壤中的古菌多样性更高，尤其是Methanosarcina和Methanospirillum》的相对丰度增加，尤其是在清水灌溉条件下。共现网络分析显示，对照组的微生物群落具有更复杂和稳定的相互作用，其中Candidatus Solibacter和Desulfovibrio等关键细菌属起到了重要的连接作用。而受污染土壤中的古菌网络连接性较低，表明在压力环境下网络效率较低。

结论

综上所述，AMD污染显著降低了稻田土壤中的微生物多样性，并重塑了微生物群落的相互作用及生态动态。