第七届青年地学论坛

    近年来，随着我国工业化和农业集约化的快速发展，土壤污染逐步成为普遍的环境污染问题，对环境生态、作物和人体健康造成严重威胁。目前土壤污染正趋于多元化和复杂化，无机和有机复合污染问题越来越常见。如多环芳烃（PAHs）污染土壤中往往伴随着高浓度重金属如Cu，Cd和Cr等污染物（Lu等，2014）。通常情况下，生长于污染环境条件下的植物可以通过直接和间接过程调控其根系微生物集群过程增强环境适应性。植物通过根系分泌物吸引特定微生物群落在其根系周围及根内定殖生长（Xu等， 2020），然而在污染情况下植物如何调控其根系微生物集群过程从而影响污染物迁移转化的认识还较少。
    本研究通过温室培养试验探讨典型污染物多环芳烃-菲（PHE）和重金属铜（Cu）复合污染在小麦-土壤系统中的迁移转化过程以及植物如何调控其根系微生物群落组成增强环境适应能力。结果发现小麦培养45天后，大约有90%的PHE被降解，且PHE在根际环境中的降解效率显著高于非根际环境。在根内环境中，铜-菲复合污染促进了PHE在小麦根内环境中的累积，而反过来，PHE的添加并未显著影响小麦根系对Cu的吸收累积。此外，研究表明Cu和/或PHE污染处理显著影响小麦根际、根内和非根际微生物群落的结构组成，且复合污染的影响作用显著高于单一污染影响，重金属Cu污染影响显著高于有机PHE污染影响。置换多元方差分析（PERMANOVA）结果表明根系分区是造成微生物群落差异的最主要因素，其次是污染处理。同时通过两两比较发现Cu是根内和根际微域微生物群落差异影响的最大因子。而在非根际环境中，“Cu×PHE”交互作用对其微生物群落组成影响显著。
    为了更好的理解单一或复合污染对小麦根系微生物群落组成的影响，我们将不同根系分区中不同污染处理条件下的微生物群落与非污染对照进行比对并获得显著（p<0.05）富集或降低的微生物OTUs种类及数量。Cu-PHE复合污染情况下根内、根际和非根际环境中显著富集的OTUs分别为14，46和19，均明显高于单一污染条件下对应根系分区中的富集OTUs个数。此外，在所有根系分区中并未发现单一PHE或Cu污染共有富集OTUs，表明污染物不同类型对根系微生物群落的影响是不同的。不过在根际和根内环境中，单一Cu污染和Cu-PHE复合污染处理下存在大量共有OTUs，表明Cu在复合污染处理中起主导作用。此外，研究发现小麦根际可以吸引能够降解多环芳烃和具有重金属耐受能力的微生物菌群定殖。同时部分根际促生菌Bacillus， Methylobacterium， Lysobacter, Arthrobacter， Brevundimonas 和 Pseudomonas也能够在Cu-PHE复合污染的根际环境中生长富集。

根系微生物组,复合污染物,多环芳烃,重金属,交互作用