战火硝烟下的土壤微生物组：从炮弹坑土壤中分离具有植物促生长特性的重金属抗性细菌

为应对军事冲突导致的土壤重金属污染及生态修复难题，乌克兰米兰大学的研究团队针对炮弹爆炸影响区土壤开展多组学分析，通过16S rRNA宏基因组条形码技术结合传统微生物学方法，成功分离出58株兼具重金属抗性（Cd、Co、Cr等）与植物促生长（PGP）特性的菌株，其中Bacillus sp. IMV B-8154和Streptomyces sp. IMV Ac-5058能显著提升小麦叶绿素含量，为战损区土壤生物修复提供关键技术支撑。

　　

军事冲突对生态环境的破坏已成为全球性难题，尤其在乌克兰战场，炮弹爆炸导致土壤重金属污染和微生物群落失衡，直接影响粮食安全。据估算，2023年乌克兰约25%农田因战争破坏无法耕作，这对全球粮食供应链造成冲击——该国原本供应着全球40%的葵花籽油和8%的小麦出口。面对这一严峻挑战，米兰大学（Universita Degli Studi Di Milano）的研究团队将目光投向战场土壤中特殊的微生物资源，试图从被炮弹改变的土壤生态系统中寻找生态修复的钥匙。

研究人员选取乌克兰苏梅地区82毫米迫击炮弹坑及其周边土壤为研究对象，通过原子吸收光谱、16S rRNA宏基因组测序等技术，系统分析了爆炸对土壤理化性质及微生物组的影响。研究发现炮弹坑土壤中重金属含量显著升高：镉(Cd)增加2.3倍、铜(Cu)增加2.1倍，同时伴随黏粒比例增加60%和腐殖质含量下降。宏基因组分析揭示，炮弹坑土壤中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从3.52%激增至20.83%，而放线菌门(Actinobacteriota)从28.67%降至20.43%，古菌Nanoarchaeota甚至完全消失。

研究采用的关键技术包括：1)原子吸收光谱法测定重金属含量；2)16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序分析微生物群落；3)传统培养法分离耐金属菌株；4)植物促生长特性（如铁载体合成、磷锌溶解等）功能验证；5)小麦发芽实验评估菌株促生效果。

主要研究结果

土壤物理和化学特性
炮弹坑土壤表现出典型的战争污染特征：Mn、Cu、Zn等7种重金属含量显著高于对照区（p<0.01），环境风险指数(Ri)达152.96属中度风险。爆炸导致土壤黏粒比例增加而腐殖质减少1%，水解酸度从59.5降至45.5 cMol·kg^-1。

微生物群落结构
通过2743个OTUs分析发现，炮弹坑土壤微生物α多样性（Shannon指数8.624 vs 9.091）显著降低。Bacillaceae科细菌成为优势种群（15.35%），其可能通过形成芽孢抵抗重金属压力。值得注意的是，古菌Thermoplasmatota的相对丰度下降4倍。

功能性菌株筛选
从土壤中分离的58株细菌对CdCl₂（0.5 mM）、CuCl₂（6 mM）等表现出强抗性。其中Bacillus sp. IMV B-8154能在含10% NaCl的培养基中生长，并合成淀粉酶、蛋白酶等多种酶；Streptomyces sp. IMV Ac-5058则产生黑色素样色素抵抗金属胁迫。

植物促生验证
用弹坑土壤提取物进行的发芽实验显示，接种菌株的小麦叶绿素总量提升40%（1108.2 vs 788.8 μg/g鲜重），其中Bacillus sp. IMV B-8154处理组叶绿素a含量达796.7 μg/g（p<0.001）。

这项研究首次系统揭示了炮弹爆炸对土壤微生物组的重塑作用，并证明战损土壤本身可作为功能性微生物的资源库。分离的Bacillus和Streptomyces菌株兼具环境适应性与农业应用潜力，为开发战地土壤生物修复制剂提供了理论基础。随着全球冲突地区生态修复需求增长，这种"以战养战"的微生物资源利用策略，或将成为生态修复领域的新思路。研究同时警示：即使单发炮弹也能造成持续性的生态影响，相关风险评估需纳入战后重建考量。