收稿日期:2004-11-29基金项目:国家科技部社会公益研究专项资金项目(177-2-3作者简介:段学军(1969-,男,山西祁县人,博士,副教授.第16卷第1期中原工学院学报Vol.16No.12005年2月JOURNALOFZHONGYUANINSTITUTEOFTECHNOLOGYFeb.,2005:167126906(20050120001205土壤重金属污染的微生物生态效应段学军1,盛清涛2(1.中原工学院,河南郑州450007;2.太原理工大学,山西太原030024摘要:就重金属污染对土壤微生物群落结构多样性、土壤微生物活性、土壤酶活性的生态影响以及重金属镉污染土壤的微生物学评价等领域的研究进展进行了综合述评,确定目前该领域研究存在的主要问题为研究方法的限制以及如何消除土壤各因子间的相互影响及土壤的异质性,并对今后研究趋势作了进一步展望,认为将微生物学性质的变化与金属形态特别是生物有效态联系起来加以研究,在综合研究重金属胁迫的微生物生态效应的基础上,选择多个指标来综合评价土壤的重金属污染,系统地对土壤多样性与重金属污染土壤的微生物和微生物过程的关系进行深入研究,特别是从分子及细胞水平来了解其机理将是今后的研究方向.关键词:重金属;土壤微生物;土壤酶;生态效应:X172文献标识码:A土壤作为环境的组成部分,受到来自工业和社会的废水、固体废物、农药化肥及大气降尘等的污染.其中重金属以其在土壤中难降解,毒性强,等特征受到广泛关注,物的生态效应,,进而影响土壤中氮,影响土壤肥力以及建立重金属污染的微生物评价诊断指标,为控制污染提供必要理论依据,就成为污染微生物生态学的一个重要方面.国内外学者在重金属污染土壤生态效应的多个方面做了大量的研究工作,本文将就此领域的最新研究进展作一综合评述.1重金属对土壤微生物种群的影响土壤微生物种群结构能较早地预测土壤养分及环境质量的变化过程,是最有潜力的敏感性生物指标之一.微生物群落结构的分析主要通过描述微生物群落的稳定性、微生物群落生态学机理以及自然和人为干扰对群落的影响,揭示土壤质量与土壤微生物数量与活性的关系[1].其中细菌生理类群多样性是一个重要的研究方向,土壤的生态条件决定着细菌生理类群多,,较常用的(MPN,也可采用碳素利用法(BIOLOG测试系统、脂肪酸甲基脂(PLFA分析法、荧光原位杂交、放射自显影技术等[2,3].自上一世纪70年代以来,对重金属影响微生物数量及群落结构多样性方面进行了大量研究工作,主要涉及Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg、As等7种重金属,通过污染大田测定以及盆栽、模拟试验,大部分研究表明,重金属对微生物毒性的效应与其浓度有很大关系,低浓度的某些重金属能促进微生物的生长,但随着重金属浓度的增加,会出现明显抑制作用,二者一般呈负相关关系,其相关显著性与重金属种类、土壤类型及微生物类群有关.由于在确定土壤中金属的生物有效性上有一定难度,而且土壤微生物区系的复杂性及研究方法不同,不同研究结果之间可比性较差.Brookes等采用土壤熏蒸法测定了使用含重金属的污泥达20年的农业土壤中微生物的总量,认为重金属对土壤微生物总量有抑制作用,与土壤ATP法测定结果一致.Chander与Brookes采用土壤熏蒸法测定了不同重金属浓度对微生物量的影响,认为低浓度对微生物生物量没有大的影响,高浓度的Cu、Zn使生物量下降40%,而Cd、Ni则对生物量没有影响[4].Fliebbach等研究了长期使用含重金属的污泥土壤中微生物数量与重金属浓度的关系,认为低浓度的重金属能刺激微生物的生长与微生物的活性.重金属对微生物区系的影响方面,通过添加重金属的土壤盆栽大豆和水稻试验研究,表明添加1mg/kg镉时,细菌开始受到抑制.镉对真菌的抑制也比较明显,放线菌抑制不明显,对固氮菌则有刺激作用[5].通过综合同类研究结果,可得出:(1不同微生物区系对重金属的敏感程度不同,其敏感性顺序一般为细菌>放线菌>真菌;(2不同重金属种类对微生物的毒性效应不同,一般为Hg>Cd>Al>Pb>Fe>Cu>Zn;(3重金属的生物毒性受许多因素的影响和制约,其中尤以土壤质地、pH等影响最大[6~8].可见,重金属污染胁迫可对土壤微生物种群结构产生较大的影响.2重金属对土壤微生物活性的影响土壤微生物活性是指土壤中所有微生物的总体代谢活性,土壤微生物的代谢功能决定着土壤中有机质的周转与矿化、养分转化以及有机废弃...