重金屬污染對(duì)土壤微生物生態(tài)功能的影響

汪簫龑　盧堯舜

摘 要：土壤微生物是地球物質(zhì)循環(huán)及能量轉(zhuǎn)換的重要參與者，具有數(shù)量龐大、種類繁多等特點(diǎn)，其中重金屬污染對(duì)其生態(tài)功能帶來深遠(yuǎn)影響。通過對(duì)土壤微生物生態(tài)功能被重金屬影響因素，從而確定評(píng)價(jià)作用，對(duì)此提出科學(xué)建議。本文主要針對(duì)重金屬污染對(duì)土壤微生物生態(tài)功能的影響展開討論，希望具有一定的借鑒意義和參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：重金屬污染；土壤微生物；生態(tài)功能；影響

土壤中存在的重金屬形式不是單一的，而是由多種化學(xué)元素相互作用構(gòu)成，在綜合反映下放射的復(fù)合污染最為常見。近年來，重金屬污染對(duì)于人類生存環(huán)境及身心健康造成越來越惡劣的影響，有關(guān)重金屬污染的研究報(bào)道日漸增多，特別是在土壤微生物方面，成為人類關(guān)注的重點(diǎn)內(nèi)容。土壤微生物在整個(gè)生物循環(huán)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，例如凈化污染中的農(nóng)藥、有機(jī)污染物及重金屬化合物等方面。

一、重金屬污染對(duì)土壤微生物生物學(xué)的影響

1.土壤微生物生物量

微生物生物量具體是指表現(xiàn)土壤質(zhì)量和土壤退化的敏感特異性生物學(xué)指標(biāo)參數(shù)。根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)資料報(bào)道，重金屬污染會(huì)逐漸改變土壤中含有微生物生物量。差異化濃度的相同重金屬對(duì)于微生物生物量的影響存在差異。例如高濃度的銅元素具有抑制作用，低濃度的銅元素會(huì)強(qiáng)烈刺激到微生物生物量。生物量的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)變化直接反映出土壤中總碳和總氮的變化，根據(jù)這種變化能夠有效判斷出有毒物質(zhì)的存在。然而環(huán)境因子作為變化因素在一定程度上會(huì)引起微生物數(shù)量和活性的影響，僅僅憑借這一數(shù)據(jù)指標(biāo)對(duì)土壤污染程度做出評(píng)價(jià)并不科學(xué)理想，同時(shí)需要取決于生物量碳和土壤有機(jī)碳的比值。

2.土壤微生物多樣性

微生物多樣性具體是指土壤微生物群落內(nèi)部的物種之間的不同，主要有生理功能多樣性、細(xì)胞組成多樣性以及遺傳物質(zhì)多樣性等。通過觀察微生物群落結(jié)構(gòu)的演變可以提前預(yù)測(cè)出土壤中的養(yǎng)分以及環(huán)境質(zhì)量的后續(xù)發(fā)展，在當(dāng)前被當(dāng)成是深具潛力的生物指標(biāo)參數(shù)。這種檢測(cè)技術(shù)方法針對(duì)重金屬污染帶來的微生物多樣性影響結(jié)果已經(jīng)分明，顯示出微生物多樣性隨著重金屬濃度的增加而降低，由于重金屬污染程度高的土壤中含有的脂肪酸比重更高，同時(shí)土壤中的汞、鎘等元素增加了抗性種群，在重金屬濃度升高的情況下反硝化微生物多樣性變多，這種屬于在環(huán)境的脅迫下微生物不斷適應(yīng)現(xiàn)象。此外，受到重金屬脅迫下，微生物生理生態(tài)功能群落結(jié)構(gòu)變化是以后研究的重點(diǎn)方向，需要對(duì)研究土地的利用歷史進(jìn)行調(diào)查，是否結(jié)構(gòu)之間存在比較性。

二、重金屬污染對(duì)土壤微生物作用過程的影響

1.土壤有機(jī)質(zhì)的降解

微生物數(shù)量、活性、生理生化功能等都會(huì)受到重金屬污染的影響，最后過渡到土壤中有機(jī)物質(zhì)的降解中。重金屬含量的差異對(duì)于降解有機(jī)質(zhì)具有密切關(guān)系枯枝落葉中含有的主要成分是纖維素，通過細(xì)菌、放線菌和真菌都會(huì)分解纖維素。根據(jù)分解菌數(shù)量的多少，直接對(duì)植物殘?bào)w的化解速度產(chǎn)生影響。土壤有機(jī)碳的礦化是土壤物質(zhì)循環(huán)的主體，其抑制作用將影響到整個(gè)土壤物質(zhì)循環(huán)過程。而超標(biāo)的重金屬濃度會(huì)抑制土壤中碳的礦化作用，例如銅、鎳、鋅元素會(huì)抑制影響到微生物作用下的碳礦化過程。

2.土壤酶活性

土壤酶主要來源于微生物，同時(shí)也是控制土壤酶分解轉(zhuǎn)化的重要主體，決定著土壤酶的類型、數(shù)量及時(shí)空分布，而土壤酶具有直接參與土壤系統(tǒng)中進(jìn)行的多個(gè)代謝過程的作用，已經(jīng)被當(dāng)做污染物環(huán)境影響的參考指標(biāo)。隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，人類更加重視重金屬污染對(duì)土壤酶帶來的影響。重金屬離子能夠抑制或者激活土壤酶活性，從而影響到作物的生長(zhǎng)。現(xiàn)階段能夠?qū)χ亟饘傥廴咀龀鲈u(píng)價(jià)的土壤酶類型包括：脲酶、過氧化酶、轉(zhuǎn)化酶、磷酸酶等，由于不同金屬元素抑制土壤酶活性存在差異，在這種復(fù)合形式的重金屬污染下，研究土壤酶活性較為復(fù)雜，尚未明確其作用機(jī)制。

3.土壤微生物代謝活性

土壤微生物代謝活性有助于維持土壤生產(chǎn)力的持續(xù)性，對(duì)于土壤中有機(jī)質(zhì)的轉(zhuǎn)化、養(yǎng)分轉(zhuǎn)變及有機(jī)廢棄物的循環(huán)都發(fā)揮出關(guān)鍵作用。重金屬含量直接影響到微生物的活性和代謝，以致影響到土壤生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)，最后影響了整個(gè)土壤的生態(tài)系統(tǒng)。例如根據(jù)Kriging插值法提醒，濃度高的鉛、鉻金屬元素加劇土壤污染，使得微生物代謝活性降低。土壤微生物代謝熵作為單位重量反映微生物代謝活性的參數(shù)指標(biāo)，隨著重金屬污染程度的加深而升高，是一種理想的表示重金屬污染的指標(biāo).

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，重金屬污染以復(fù)合形式存在，對(duì)于土壤微生物生態(tài)功能影響存在差異。由于土壤中微生物體系具有數(shù)量龐大、種類復(fù)雜的特點(diǎn)，采取不同的研究方法和研究手段產(chǎn)生的研究結(jié)果不同。因此充分使用土壤微生物的凈化功能，發(fā)揮出微生物修復(fù)在重金屬污染土壤中更大作用。

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