白银市东西大沟土壤理化性质与微生物数量的关系

2018-03-30王小娟高扬升

安徽农业科学 2018年9期

高旭，王小娟*，高扬升

(1 中铁西北科学研究院有限公司，甘肃兰州 730000；2 兰州国家高新技术产业开发区，甘肃兰州 730000)

土壤污染是指超过土壤的自净能力，就会引起土壤的组成、结构和功能发生变化，微生物活动受到抑制，有害物质或其分解产物在土壤中逐渐积累，通过“土壤→植物→人体”，或通过“土壤→水→人体” 间接被人体吸收，达到危害人体健康的程度[1]。

白银市白银区位于兰州市东北郊，距市中心约90 km，是以有色金属冶炼、化学工业为主的新型工业区。全区基本上无地表水系，只有东、西2条季节性河沟，总长约45 km，常年无水，是该区污水的主要排放渠道。白银市土壤属砂质土壤，地表层多由砂石组成，很容易吸收和阻留通过土壤的各种污染物，但土壤的净化和缓冲能力是有一定限度的，长期排放不符合标准的污水，必然造成土壤有机污染、重金属污染及酸、碱、盐污染，使土壤板结、肥力下降、土壤酸碱失去平衡[2]。

工业污水和生活污水含有上千种物质，其中大部分物质是有毒的，如果含量超标则对生物有害，引起生态环境的破坏[3]。白银市工业废水和生活污水通过东、西大沟流入黄河，十几年前，西大沟建立了污水处理厂，而东大沟污水仍对周边土壤、环境造成危害。土壤微生物和土壤养分之间密切相关，土壤微生物的数量分布可以敏感地反映土壤肥力变化，土壤微生物数量可以作为评价土壤肥力水平的生物学指标[4]。东、西大沟土壤以及周边农田部分土壤已受到重金属的严重污染[5]，重金属在土壤环境中的行为受土壤理化性质的制约。笔者研究东、西大沟土壤理化性质与微生物数量的关系，为更好地理解重金属污染、改善排污沟污染提供参考。

1 材料与方法

1.1土壤采样及处理2017年3月中旬，在白银市白银区西大沟取5个点进行土样采集，然后在东大沟取5个点进行土样采集。选点原则按东、西大沟地形及上游到下游的长度而定[6]。土壤样品按“S”型路线采集，选取5个点组成1个混合样，垂直采集深度为0～20 cm，土壤混匀后装入无菌塑料袋。在泡沫保温箱中放冰冻的水瓶，将塑料袋放入泡沫保温箱[6]。样品采集结束后，一部分新鲜土壤保存在-4 ℃的低温下，用来培养微生物；另一部分土壤风干后保存，用来测定土壤基本理化性质。

1.2土壤理化性质分析全N采用半微量凯氏定氮法[7]测定，全P采用氢氧化钠熔融钼锑抗比色法[7]测定，pH采用电位法[7]测定，含水量采用重量法[7]测定。

1.3微生物培养与计数

1.3.1培养基。细菌：牛肉膏蛋白胨培养基[6]；真菌：马丁氏培养基[6]；放线菌：高氏1号培养基[6]。

1.3.2仪器及设备。装9 mL无菌水试管、装90 mL无菌水及玻璃珠三角瓶、恒温培养箱、高温蒸汽灭菌锅、无菌操作台等[8]。

1.3.3土样稀释。称取各土样10 g，放入盛有90 mL无菌水并带入玻璃珠的三角烧瓶，手摇约20 min，用移液管分别无菌吸取各样品土壤悬液1 mL，移入装9 mL无菌水试管中，即为10-2稀释的土壤悬液[8]。如此操作，直到10-6稀释。

1.3.4微生物培养。采用涂布平板法，经恒温培养即可得到单个菌落[6]。

1.3.5菌落计数。培养后，取出培养皿，选出每一土样适合菌落计数的稀释度，计算菌落平均数。1 g土壤中菌落形成单位=(菌落平均数×稀释倍数)/×(1-含水量)[8]。

1.4数据分析试验数据采用Excel和SPSS 17.0软件处理和统计分析[9-10]。

2 结果与分析

2.1土壤理化性质由表1可知，东大沟土壤中的全N、全P平均值比西大沟分别高100.00%和117.89%。西大沟土壤pH为7.22～7.39，土壤呈微碱性或碱性，东大沟土壤pH为6.92～7.04，土壤呈微酸性或中性。

东大沟土壤全N、全P含量显著高于西大沟(P<0.05)，pH极显著低于西大沟(P<0.01)。说明东、西大沟污水排放情况不同，由于西大沟建立了污水处理厂，离工厂较远，因此，西大沟污染比东大沟较轻。

表1东、西大沟土壤理化性状

Table1PhysicalandchemicalpropertiesofsoilinthewestandeastgroovesofBaiyinCity

采样点Samplepoint全NTotalnitrogeng/kg全PTotalphosphorusg/kgpH西大沟Westgroores0.300.957.31东大沟Eastgroores0.602.077.03

2.2土壤三大微生物类群数量由表2可知，东、西大沟细菌平均值分别为3.9×107、9.0×106CFU/g干土，放线菌平均值分别是5.7×105、4.2×105CFU/g干土，真菌平均值分别为5.4×104、3.3×104CFU/g干土。东、西大沟三大微生物均以细菌数量最多，放线菌次之，真菌数量最少，这符合土壤微生物类群分布的一般特征[11]。

东大沟细菌、真菌数量显著低于西大沟(P<0.01)，放线菌差异不显著(P>0.05)。尽管放线菌均值差异不显著，但细菌、真菌均值差异极显著，说明东、西大沟污染程度不同。

表2东、西大沟三大微生物类群数量

Table2ThenumberofthreemicrobialgroupsinthewestandeastgroovesofBaiyinCity

采样点Samplepoint细菌BacteriaCFU/g干土放线菌Actinomy-cetesCFU/g干土真菌FungiCFU/g干土西大沟Westgrooves3.9×1075.7×1055.4×104东大沟Eastgrooves9.0×1064.2×1053.3×104

2.3相关性分析由表3可知，N、P、pH与细菌、放线菌均呈负相关(其中P与放线菌显著负相关，pH与放线菌极显著负相关)，N、P、pH与真菌呈正相关。真菌和放线菌与N的相关性较强，放线菌与P、pH相关性较强。

表3西大沟土壤理化性质与微生物数量相关性

Table3Thecorrelationbetweenthephysicalandchemicalpropertiesofsoilandthemicrobialpopulationinthewestgrooves

指标IndicatorsPpH细菌Bacteria放线菌Actinom-ycetes真菌FungiN0.930*0.812-0.239-0.8120.815P0.954*-0.550-0.903*0.631pH-0.731-0.969**0.546细菌Bacteria0.635-0.069放线菌Acti-nomycetes-0.630

注：“*”表示P<0.05；“**”表示P<0.01

Note* stands forP<0.05;** stands forP<0.01

由表4可知，N、P、pH与细菌分别呈正相关、负相关、负相关，N、P、pH与放线菌分别呈负相关、负相关、正相关，N、P、pH与真菌均呈负相关。真菌与N、P、pH相关性较强。

表4东大沟土壤理化性质和微生物数量相关性

Table4Thecorrelationbetweenthephysicalandchemicalpropertiesofsoilandthemicrobialpopulationintheeastgrooves

指标IndicatorsPpH细菌Bacteria放线菌Actinom-ycetes真菌FungiN0.844-0.3780.084-0.296-0.756P-0.404-0.290-0.726-0.855pH-0.1330.183-0.118细菌Bacteria0.8300.350放线菌Acti-nomycetes0.634

2.4土壤微生物数量与理化性质的多元线性回归分析

(1)西大沟细菌数量与全N(X1)、全P(X2)、pH(X3)的关系模型：

Y1=1.380X1-0.750X2-1.137X3

(R=0.956，P>0.05)

(2)西大沟放线菌数量与全N(X1)、全P(X2)、pH(X3)的关系模型：

Y2=-0.830X1+1.655X2-1.874X3

(R=0.977，P>0.05)

(3)西大沟真菌数量与全N(X1)、全P(X2)、pH(X3)的关系模型：

Y3=2.476X1-3.042X2-1.437X3

(R=0.941，P>0.05)

(4)东大沟细菌数量与全N(X1)、全P(X2)、pH(X3)的关系模型

Y4=-0.774X1+0.078X2+0.36X3

(R=0.522，P>0.05)

(5)东大沟放线菌数量与全N(X1)、全P(X2)、pH(X3)的关系模型：

Y5=1.095X1-1.684X2-0.083X3

(R=0.940，P>0.05)

(6)东大沟真菌数量与全N(X1)、全P(X2)、pH(X3)的关系模型：

Y6=-0.189X1-0.923X2-0.563X3

(R=0.999，P<0.05)

多元线性回归分析表明，对东、西大沟细菌影响较大的是全N含量，其次是pH，但不显著；对西大沟放线菌影响较大的是全P含量，其次是pH，但不显著；对西大沟真菌影响较大的是全P含量，其次是全N含量，但不显著；对东大沟放线菌影响较大的是全P含量，其次是全N含量，但不显著；对东大沟真菌影响较大的是全N含量，其次是pH，且均呈显著负相关，相关系数为0.999。

3 结论与讨论

(1)白银市西大沟土壤细菌、真菌、放线菌均值分别为3.9×107、5.4×104、5.7×105CFU/g干土，袁耀武等[8]研究了河北保定污灌油菜地的微生物，其中细菌、真菌、放线菌均值分别为3.8×108、5.0×105、6.9×104CFU/g干土[8]，可见西大沟土壤细菌比河北保定污灌油菜地的细菌、真菌少，而放线菌较多[11]。说明白银市排入西大沟的污水对西大沟造成了一定的影响。西大沟十几年前建立了污水处理厂，东大沟仍有污水的排放，污水排放对东大沟的影响大于西大沟。

东大沟土壤细菌、放线菌均值分别为9.0×106、4.2×105CFU/g干土，时唯伟等[12]研究了上海盐渍化土壤的微生物，其中细菌、放线菌均值分别为0.79×106、0.89×104CFU/g干土，说明东大沟土壤可能会向盐碱化发展。

(2)N、P、pH与细菌、放线菌均呈负相关，N、P、pH与真菌呈正相关，说明真菌和放线菌与N的相关性较强，放线菌与P、pH相关性较强。N、P、pH与细菌分别呈正相关、负相关、负相关，N、P、pH与放线菌分别呈负相关、负相关、正相关，N、P、pH与真菌均呈负相关，说明真菌与N、P、pH相关性较强。

对东大沟真菌影响较大的是全N含量，其次是pH，且均呈显著负相关，相关系数为0.999。对东、西大沟其余微生物有影响，但不显著，可能是因为采样、试验以及数据处理过程中产生了误差。影响微生物分布的主要因素有营养物质、温度、溶解氧、氧化还原电位、pH等[13]，这些因素对微生物数量也产生了一定的影响。白银市土壤属砂质土壤，地表层多由砂石组成，很容易吸收和阻留通过土壤的各种污染物，对微生物的影响较复杂。土壤作为一个综合体，其理化性质受到多种因素的影响，生长于其中的微生物活动又受土壤理化性质的影响[14]，也对结果产生影响。

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