来源:Soil Ecology Letters 发布时间:2020/6/22 14:35:02
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SEL | 土壤真菌群落在尾矿生态恢复中扮演什么角色?

论文标题:Contrasting soil fungal communities at different habitats in a revegetated copper mine wasteland (SEL | 土壤真菌群落在尾矿生态恢复中扮演什么角色?)

期刊:Soil Ecology Letters

作者:Jie-liang Liang, Jun Liu, Tao-tao Yang, Pan-deng Wang, Sheng-chang Zhang, Pu Jia, Bin Liao, Wen-sheng Shu, Jin-tian Li

发表时间:18 March 2020

DOI:10.1007/s42832-020-0022-x

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金属矿山开采形成的尾矿废弃地不仅占用了大量宝贵的土地资源,同时也是我国土壤重金属污染的主要源头。尾矿的生态恢复是从源头控制土壤重金属污染最有效的途径之一。然而,尾矿废弃地通常表现为物理结构不良,重金属含量过高及营养物质严重匮乏。尤其是,金属硫化物在一些铁/硫氧化微生物作用下迅速产酸,造成尾矿普遍酸化现象(pH往往小于3)。这些不利的因素导致了植被重建在尾矿上难以实施,限制了生态恢复技术在重金属尾矿治理中的应用。

土壤真菌与尾矿生态恢复效果密切相关。因为真菌能够驱动土壤碳、氮、磷等多种营养物质的循环过程,是土壤-植被生态系统的重要调节者。植被重建过程通常需要在尾矿中添加有机改良剂,以促进植物生长,这往往使得尾矿真菌群落发生显著改变。而这种改变反过来又会对在尾矿上重建的生态系统的维持产生深远影响。因此,了解土壤真菌群落在尾矿生态恢复过程所扮演的角色具有十分重要的意义。然而,到目前为止,研究者们对土壤真菌群落在尾矿生态恢复过程的变化规律了解得非常有限。

为了探讨上述问题,李金天教授团队成功在一个极端酸性(pH 2.5)的铜尾矿上建立了一个4000平方米的生态恢复区域,并从三种不同类型的生境中采集了土壤样品:已修复尾矿改良层(ALRT)、已修复尾矿未改良层(ULRT)和未修复的原始尾矿(UT)。通过高通量测序,对连续两年采集的120份土壤真菌群落进行了比较分析。研究结果显示,真菌群落组成在生态恢复以后发生了有趣的变化。

图1 ALRT、ULRT、UT优势菌门相对丰度

ALRT和ULRT样品的真菌多样性显著高于UT。在门水平上,子囊菌门在三类样品中均为最优势的门类,相对丰度在74.5%~98.4%之间。与ULRT和UT相比,ALRT的子囊菌门相对丰度最低。在属水平上,两个嗜酸真菌属(AcidomycesAcidiella)在UT中是优势属,其相对丰度高达37.8%和15.2%。此外,三个促进植物生长的真菌属(Talaromyces, TrichodermaPenicillium)在ULRT和ALRT中丰度很高,它们在ULRT中的相对丰度高达29.0%, 26.9%和9.7%。三种生境的土壤真菌群落组成在OTU水平上差异较大,并且随着时间的推移,差异越来越显著。而土壤真菌群落结构变化与生态恢复后土壤铜、锌有效性降低密切相关。上述研究结果拓展了我们对尾矿废弃地真菌生态学的认识,为极端酸性重金属尾矿的生态恢复工作提供了新的理论支撑和应用指导。

图2 ALRT、ULRT、UT优势菌属相对丰度

论文链接:

http://journal.hep.com.cn/sel/EN/10.1007/s42832-020-0022-x

摘要

Little is known about the responses of soil fungal communities to revegetation of mine wastelands, representing a major gap in the knowledge needed to improve the performances of revegetation schemes for mine wastelands. To shed some light on this matter, we re-established 4000 m2 of vegetation on an extremely acidic (pH 2.5) copper mine tailings pond and collected soil samples from three different types of habitats: amended layer of the reclaimed tailings (ALRT), unamended layer of the reclaimed tailings (ULRT), and unreclaimed tailings (UT). Soil fungal communities in the 120 samples collected in two consecutive years were characterized via high-throughput sequencing. The fungal diversities at ALRT and ULRT were found to be significantly higher than those at UT. Ascomycota whose relative abundance ranged from 74.5% to 98.4% was the most predominant phylum across all habitats, exhibiting the lowest predominance at ALRT. Two acidophilic fungal genera, Acidomyces and Acidiella, dominated UT with relative abundances being as high as 37.8% and 15.2%, respectively. In contrast, three genera with plant growth-promoting species (Talaromyces, Trichoderma and Penicillium) were abundant at ULRT and ALRT. Remarkably, their relative abundances at ULRT could be up to 29.0%, 26.9% and 9.7%, respectively. The three types of habitats differed considerably in the overall soil fungal community composition at species level, which became more pronounced as time progressed. The abovementioned differences between habitats in soil fungal community features were related to the reduced availability of soil copper and zinc. These results improved our understanding of fungal ecology of mine wastelands.

SEL:新刊扬帆 砥砺前行

期刊定位

SEL(Soil Ecology Letters) 2019年正式创刊。定位为土壤生态学领域类高水平科技期刊。旨在全球范围内充分、及时、全面地反映土壤生态学领域研究进展,报道国内外土壤生态学前沿领域高水平的学术成果。

报道领域

报道领域包括:土壤生物多样性、土壤互营和食物网、土壤微生物组、土壤—植物相互作用、土壤生物地球化学循环、土壤生物修复和恢复、土壤多功能性、土壤生物对环境变化的响应和适应、土壤生态过程的突破性技术、新理论和模型。

期刊栏目

期刊栏目包括:letter to editor, perspective, review, rapid report, research article, commentary。栏目不限于此,还可以有Image、News等。

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出版模式

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期刊主页

http://journal.hep.com.cn/sel

http://link.springer.com/journal/4283

投稿网址

https://mc.manuscriptcentral.com/selett

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邮箱:SEL@iue.ac.cn;SEL@pub.hep.cn

(来源:科学网)

 
 
 
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