水淹生境下秋華柳對Cd污染土壤微生物數量及酶活性的影響

曾成城,陳錦平,魏 虹,劉 媛,馬文超,王 婷,周 翠

1 三峽庫區生態環境教育部重點實驗室,重慶市三峽庫區植物生態與資源重點實驗室,西南大學生命科學學院,重慶 4007152 四川省彭州市敖平中學,彭州 6119313 廣西農業科學院農業資源與環境研究所,南寧 530007

水淹生境下秋華柳對Cd污染土壤微生物數量及酶活性的影響

曾成城1,2,陳錦平1,3,魏 虹1,*,劉 媛1,馬文超1,王 婷1,周 翠1

1 三峽庫區生態環境教育部重點實驗室,重慶市三峽庫區植物生態與資源重點實驗室,西南大學生命科學學院,重慶 4007152 四川省彭州市敖平中學,彭州 6119313 廣西農業科學院農業資源與環境研究所,南寧 530007

三峽庫區消落帶面臨水淹及Cd污染雙重脅迫,為探究秋華柳(SalixvariegataFranch.)在水淹條件下對Cd污染土壤的修復能力,以秋華柳扦插苗為試驗材料,設置正常供水(CK)和水淹組(FL)兩個水分處理方式,4個Cd濃度梯度：對照組(0mg/kg)、低濃度(0.5mg/kg)、中濃度(2mg/kg)及高濃度(10mg/kg),分別對處理60 d和120 d的土壤微生物數量及酶活性變化特征進行研究。試驗結果表明：(1)Cd濃度處理均未顯著影響土壤微生物數量(P>0.05),水淹顯著降低處理60 d土壤細菌數、真菌數及處理120 d的土壤放線菌數及真菌數(P<0.05)。(2)種植秋華柳顯著提高處理60 d土壤細菌數量(P<0.05),對土壤放線菌、真菌數量也有一定提升。(3)Cd濃度處理顯著影響處理60 d土壤磷酸酶活性及處理120 d脲酶活性(P<0.05),水淹顯著降低處理60 d土壤磷酸酶活性及處理120 d脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性(P<0.05)。(4)正常供水及水淹條件下,種植秋華柳對土壤酶活均有一定改善作用。種植秋華柳顯著提高了處理60 d土壤磷酸酶活性以及處理120 d脲酶和蔗糖酶活性(P<0.05)。研究結果表明：水淹生境中,秋華柳對Cd污染土壤微生物數量及酶活性具有改善作用,在Cd污染土壤修復方面有一定應用前景。

秋華柳；水淹；Cd；微生物數量；酶活性

三峽庫區完成蓄水后,在周邊形成反復經歷“淹沒-干旱-淹沒”的消落帶。消落帶原有生態系統受損,環境不穩定,其生物組成和群落結構簡單、生態調節功能弱,新的濕地生態系統尚未發育完善,截留和吸收污染物的能力較小[1]。調查發現,三峽庫區表層土壤中污染最嚴重的重金屬元素為Cd,清潔區僅占52.12%[2]。植物修復是通過種植植物將土壤中的重金屬提取,富集并轉移到地上部分儲存,以達到降低土壤污染物濃度,進而提高土壤安全性的一種廉價、綠色的重金屬修復技術[3]。前期研究結果表明,水淹條件下,作為耐水淹的楊柳科(Salicaceae)柳屬(SalixL.)植物秋華柳(Salixvariegate)對重金屬Cd污染土壤有較好的修復能力[4]。

由于重金屬在土壤中的難降解、強毒性,有積累效應等特性,對土壤微生物也會產生不良影響。主要表現在影響土壤微生物區系、改變微生物群落、降低生物量,以及影響微生物活性等方面[5]。與動植物相比,土壤微生物種類、數量和生理活性對重金屬污染的響應更為敏感[6],能更及時準確地預測環境質量的變化,反應土壤污染狀況,是最具潛力的土壤環境質量評價指標[7]。土壤酶指土壤中的聚積酶,來源于土壤微生物、動植物活體或殘體,是土壤生化過程的產物[8],與礦質營養元素循環、有機物質礦化分解、能量轉移以及環境質量等均密切相關,故其活性的變化對植物生長起著重要的作用[9]。前人研究表明,當土壤受到重金屬污染后,土壤酶將受到抑制,其途徑大致有兩方面,一方面重金屬可絡合土壤基質、螯合土壤蛋白基質或與酶基質產生絡合反應,直接影響酶活性；另一方面,重金屬離子通過影響土壤微生物及土壤動物的代謝活動,并影響植物的生長發育,影響土壤酶來源,間接影響土壤酶活[10]。因此,土壤微生物指標和酶活性常作為檢測土壤重金屬污染狀況及修復成效的重要指標之一[11]。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

于2014年10月于嘉陵江邊采集當年生的秋華柳枝條,剪成長約15 cm,直徑0.8—1.0 cm的插條進行扦插。2015年5月29日選取生長旺盛,且大小均勻一致的秋華柳扦插苗作為試驗材料。種植后將所有盆栽試驗用苗置西南大學生態試驗園(海拔249 m)的遮雨棚下(棚頂透明,四面敞開)進行相同條件的適應生長,并給與除草除蟲等常規管理。試驗用土壤基本理化性質見表1。

表1 土壤基本理化性質

1.2 試驗設計

試驗采用三因素完全隨機試驗設計,共16個處理(表2)。根據三峽庫區消落帶Cd污染狀況[2,15],設置4個Cd處理濃度：0、0.5、2、10 mg/kg(Cd2+/土壤),分別代表對照組、低濃度組、中濃度組和高濃度組,以CdCl2·2.5H2O溶液形式加入經風干后過1 mm篩的紫色土壤,充分攪拌混勻,陳化1個月后,將其裝入盆高15 cm,盆底直徑13 cm,盆口直徑18 cm的花盆, 每盆土重2 kg。水分處理有2種：正常供水組CK及水淹組FL(土壤表面以上5 cm積水),水淹組將花盆放入水桶(上徑26 cm×下徑19.5 cm×高17 cm)進行水淹處理。所有處理組均包括秋華柳種植組和無植物組。試驗期間,每天對試驗材料進行觀察,并確保各處理組保持設定的土壤含水量。分別對處理60 d和120 d的土壤進行取樣,每個處理3個重復。

表2 試驗設計

CK: control check(正常供水組);FL: flooding(水淹組);PCK: plant control check(種植秋華柳正常供水組);PFL: plant flooding(種植秋華柳水淹組)

1.3 指標及測定方法

1.3.1 微生物數量

取約0.5 kg新鮮土壤,放置于消毒后的聚乙烯自封袋,帶回實驗室進行測定。土壤細菌采用牛肉膏蛋白胨培養基,放線菌采用改良高氏一號合成培養基,真菌用馬丁培養基進行培養,均采用稀釋平板法進行測定。

1.3.2 土壤酶活性

取約0.5 kg鮮土用信封取回實驗室后放入4 ℃冰箱,參照文獻[16]的方法對土壤酶活進行測定：脲酶活性采用苯酚鈉比色法,堿性磷酸酶活性采用磷酸苯二鈉比色法,蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法。

1.4 數據處理及分析

利用SPSS 20.0軟件采用三因素方差分析(Three factors variance analysis)來揭示不同水分、秋華柳種植以及Cd濃度梯度處理對土壤微生物數量以及酶活的影響,并運用Duncan(Duncan′s multiple range test)檢驗法檢驗不同處理的各個指標差異顯著性；采用Pearson相關系數評價土壤微生物數量及酶活性之間的相關關系。

2 結果與分析

2.1 微生物數量

植物及水分處理顯著影響處理60 d土壤細菌數(P<0.05),種植秋華柳顯著提高了土壤細菌數量(圖1)；處理120 d土壤放線菌數量中,水淹組顯著低于正常供水組(P<0.05)(圖1)；處理60 d和120 d土壤真菌數均表現出水淹組極顯著低于正常供水組的趨勢(P<0.01)(圖1)。高濃度的Cd濃度處理降低土壤細菌、放線菌和真菌數量,但未達到差異顯著水平(P>0.05),各級交互作用對土壤微生物數量的影響均未不顯著(P>0.05)。

圖1 各處理組土壤微生物數量Fig.1 Quantities of microorganisms in the soil of each treatmentCK: control check(正常供水組); FL: flooding(水淹組);PCK: plant control check(種植秋華柳正常供水組);PFL: plant flooding(種植秋華柳水淹組);不同小寫字母分別表示各處理之間有顯著差異(P<0.05);a—e表示abcde, a—d表示abcd,b—e表示bcde

2.2 土壤酶活性

植物、水分及Cd濃度處理顯著影響處理120 d土壤脲酶和蔗糖酶活性(P<0.05),種植秋華柳顯著提高了處理120 d土壤脲酶和蔗糖酶活性(圖2),植物、水分和Cd濃度處理均顯著影響處理60 d土壤磷酸酶活性(P<0.05)。除水淹高濃度處理組外,種植秋華柳顯著提高了處理60 d土壤磷酸酶活性(圖2)。與正常供水處理組相比,水淹組土壤磷酸酶活性表現出下降的趨勢(圖2),水分處理和水分與Cd濃度處理交互作用顯著影響處理120 d土壤磷酸酶活性(P<0.05)。

圖2 不同處理土壤中酶活性Fig.2 Soil enzymatic activities of each treatmentCK: control check(正常供水組); FL: flooding(水淹組); PCK: plant control check(種植秋華柳正常供水組); PFL: plant flooding(種植秋華柳水淹組); 不同小寫字母分別表示各處理之間有顯著差異(P<0.05)

2.3 土壤微生物數量與酶活性相關性

對土壤微生物數量及酶活性的相關性分析得出：處理60 d,土壤中細菌數與放線菌數、蔗糖酶活性、脲酶活性顯著正相關(P<0.05),放線菌數與真菌數及蔗糖酶顯著正相關(P<0.05)； 處理120 d,土壤放線菌數與真菌數和磷酸酶活性呈極顯著正相關(P<0.01),真菌數與磷酸酶活呈顯著正相關(P<0.05),脲酶與磷酸酶活性顯著正相關(P<0.05)(表3)。

表3 土壤微生物數量與酶活性的相關性分析

*和**分別表示在0.05與0.01水平上差異顯著

3 討論

土壤微生物是影響土壤生態過程的重要因素之一,它在推動土壤能量流動、地球化學循環、污染物降解以及凈化地下水質量等方面都具有重要作用[17- 18]。土壤酶則是土壤中一切生物化學反應的催化劑[16],在土壤有機質及養分循環過程中有重要的作用[19],是土壤生物學活性的總體現[20]。作為土壤環境的重要組分,大部分土壤酶來自于微生物,故土壤微生物和酶之間存在著不可分割的關系[21]。本研究結果顯示,三大微生物間存在較好相關性,其消長具有一定的同步性。細菌是土壤微生物中數量最多、繁殖最快的微生物,在新陳代謝中產生大量的過氧化氫酶、脲酶、蔗糖酶及蛋白酶等[22]。綜合兩次取樣結果來看,細菌和放線菌與三大酶活相關性較明顯,真菌最次。鑒于土壤微生物數量與酶活性相關性較大,并且該二者均易受到土壤環境因素的影響,對土壤污染物反應敏感,故把這兩類指標結合起來作為判斷土壤Cd污染程度和治理成效指標更為合理。

本研究結果表明,無論是否種植秋華柳,水淹處理組的土壤微生物數量均低于正常供水組,這與水淹導致土壤氧氣含量大量減少有關。其次,水淹環境下,土壤營養元素大量溶出,降低了土壤微生物的營養來源,特別是氮的供應,這也可能是導致土壤微生物數量下降的一個原因。水淹條件下,土壤微生物群落改變,影響土壤酶的釋放,同時在還原條件下土壤酶活性會受到增大的Fe2+離子濃度的明顯抑制[23-24]。本研究表明,隨淹水時間的延長,3種土壤酶活性顯著降低,可能是長時間水淹下土壤呼吸強度、微生物數量降低,土壤酶來源減少導致的。水淹造成磷素向水中釋放,使土壤中磷酸酶作用的底物減少,也會導致其活性的下降[25],本研究結果中,水淹組堿性磷酸酶活性降幅較之脲酶和蔗糖酶更大與該結論一致。

由于重金屬在土壤中的難降解性,導致其對土壤微生物活性產生明顯的負面影響[26]。作為非必需元素,Cd具有致突變效應,導致脫氧核糖核酸鏈斷裂。本研究中,高濃度的Cd處理組對細菌和放線菌有一定的抑制作用,而真菌的耐受能力相對較強。多數情況下,低濃度的重金屬污染土壤利于CO2的釋放,刺激微生物的生長,增加微生物生物量。故本研究結果表明,外源Cd的施加,對土壤微生物數量也表現出不同程度的刺激作用。

重金屬對土壤酶活的影響很大程度上受到污染程度的影響,一般表現為隨著重金屬濃度的增加,土壤酶活逐漸增強,達到一定濃度時又逐漸下降[27],其拐點濃度隨土壤類型及酶種類以及污染元素而異[28]。除少數處理組外,本研究結果表明較低濃度Cd處理(0.5,2 mg/kg)對土壤酶活性有一定促進作用,高濃度(10 mg/kg)Cd處理則表現出一定的抑制作用。值得注意的是,本研究中脲酶、蔗糖酶及磷酸酶均表現出水淹組的高濃度處理組(PFL3、FL3)的酶活性要強于對照組(PCK3、CK3),有可能是在水淹或者水淹與植物雙重影響下,土壤Cd濃度降低,使其更加接近拐點濃度。

植物對土壤微生物生理生態過程能產生重要的影響,能促使其產生微生物區系。在植物的參與下,土壤微生物能從根系分泌物中獲取更多C、N等營養物質,促進根際土壤微生物生物量的增多[29]。前人研究結果表明,植物根際土壤微生物數量明顯高于非根際土壤[30-31]。Zn的超富集植物Thlaspicaerulescens與非超富集植物Trifoliumpratense根際微生物差異很大,超富集植物根際具有更多的耐重金屬細菌和真菌[32]。前期研究結果表明,秋華柳對Cd污染土壤有較好的耐受和富集能力[33],本研究中種植秋華柳顯著提高了處理60 d土壤細菌數。當外源Cd處理濃度為10 mg/kg時,處理60 d土壤中PCK、PFL的細菌和放線菌和PFL組真菌數以及處理120 d土壤中的PCK組的細菌數和真菌數均大于無植物組土壤,雖未達到統計分析的顯著水平,但在一定程度上顯現了秋華柳種植對土壤微生物特性的影響。酶活方面,受植物根系活動的影響,根系分泌物及殘體在土壤分解過程中可刺激微生物活動,進而使根際土壤酶活性得以增強[34]。李偉的研究結果表明,吊蘭根際土壤的脲酶活性、磷酸酶活性以及蔗糖酶活性分別比無植物組土壤高59.37%、78.58%及41.99%[30]。本研究中,秋華柳對兩次土樣中酶活性均有一定程度的提高。由于植物-土壤-微生物構成的土壤微生態系統非常復雜,植物不同,其根系分泌物種類和數量各異,故不同植物對土壤根際的酶活也會有不同影響[35]。秋華柳對水淹組的酶活性的提高效果要略弱于正常供水組,其主要原因可能是水淹脅迫導致植物根系缺氧,減少了酶來源,導致酶減少,其活性降低[36]。

綜上所述,在水淹脅迫和Cd污染脅迫共存的三峽庫區消落帶區域,土壤微生物和酶活性可較為敏銳地反映環境質量特征。秋華柳種植可改善土壤微生物數量和酶活性,綜合前期研究結果,即秋華柳在水淹和正常供水條件下對土壤Cd均有一定的富集能力,筆者認為,秋華柳在三峽庫區消落帶Cd污染土壤的修復治理方面具有一定的應用前景。

[1] 儲立民, 常超, 謝宗強, 熊高明. 三峽水庫蓄水對消落帶土壤重金屬的影響. 土壤學報, 2011, 48(1): 192- 196.

[2] 唐將. 三峽庫區鎘等重金屬元素遷移富集及轉化規律[D]. 成都理工大學, 2005.

[3] David E. S, Blaylock M, Kumar N P. B. A., Dushenkov V, Ensley B D, Chet I, Raskln I. Phytoremediation: a novel strategy for the removal of toxic metals from the environment using plants. Biotechnology, 1995, 13, 468- 474.

[4] 曾成城, 陳錦平, 馬文超, 劉媛, 賈中民, 魏虹, 王婷. 水淹生境下秋華柳對鎘污染土壤修復能力的研究. 生態學報. 2016.36(13):3978- 3986.

[5] 王嘉, 王仁卿, 郭衛華. 重金屬對土壤微生物影響的研究進展. 山東農業科學, 2006(1):101- 105.

[6] Giller K E, Witter E, Mcgrath S P. Toxicity of Heavy Metals to Microorganisms and Microbial Processes in Agricultural Soils: A Review. Soil Biology & Biochemistry, 1998, 30(10/11):1389- 1414.

[7] 張妍, 崔驍勇, 羅維. 重金屬污染對土壤微生物生態功能的影響. 生態毒理學報, 2010, 05(3):305- 313.

[8] 雷明, 李昌曉, 馬朋, 馬駿. 岸坡坡耕地不同耕地類型下土壤酶與土壤微生物的研究. 北方園藝, 2013(11):175- 181.

[9] Yao X H, Min H, Lü Z H, Yuan H P. Influence of acetamiprid on soil enzymatic activities and respiration. European Journal of Soil Biology, 2006, 42(2):120- 126.

[10] Yang G, Zhou P, Liang M, Zhi Y E, Shi W J. Assessment of effects of heavy metals combined pollution on soil enzyme activities and microbial community structure: modified ecological dose-response model and PCR-RAPD. Environmental Earth Sciences, 2010, 60(3):603- 612.

[11] 王濤, 李惠民, 史曉燕. 重金屬污染農田土壤修復效果評價指標體系分析. 土壤通報, 2016(3):725- 729.

[12] Pezeshki S R, Delaune R D. Soil oxidation-reduction in wetlands and its impact on plant functioning.. Biology, 2012, 1(2):196- 221.

[13] Plekhanova I O. Effect of wetting conditions on the fractional composition of heavy metal compounds in agrosoddy-podzolic soils contaminated with sewage sludge. Eurasian Soil Science, 2012, 45(45):657- 664.

[14] 胡寧靜,李澤琴, 黃朋, 陶成. 貴溪市污灌水田重金屬元素的化學形態分布. 農業環境科學學報, 2004. 23(4): 683- 686.

[15] 劉意章, 肖唐付, 寧增平, 賈彥龍,黎華軍, 楊菲, 姜濤, 孫曼. 三峽庫區巫山建坪地區土壤鎘等重金屬分布特征及來源研究. 環境科學, 2013, 34(6):2390- 2398.

[16] 關松蔭．土壤酶及其研究法. 北京: 農業出版社, 1986.

[17] Balser T, Kinzig A, Firestone M. The Functional Consequences of Biodiversity. In: Kinzig A, Paeala S, Tilman D eds, The Functional Consequences of Biodiversity. Princeton:Princeton University Press, 2002:265- 239.

[18] Noah F, Joshua P S, Patrieia A H. Variations in Mierobial Community Composition Through two Soil Denth Profiles. Soils Biology&Biochemistry. 2003, 35(1): 167- 176.

[19] Ciarkowska K, Soek-Podwika K, Wieczorek J. Enzyme activity as an indicator of soil-rehabilitation processes at a zinc and lead ore mining and processing area. Journal of Environmental Management, 2014, 132(132C):250- 256.

[20] 楊文浩. 鎘污染/鎘—鋅—鉛復合污染土壤植物提取修復的根際微生態效應研究[D]. 浙江大學, 2014.

[21] 王啟蘭, 曹廣民, 王長庭. 高寒草甸不同植被土壤微生物數量及微生物生物量的特征. 生態學雜志, 2007, 26(7):1002- 1008.

[22] Trasar-Cepeda C, Leirós M C, Seoane S,Gil-Sotres F. Limitations of soil enzymes as indicators of soil pollution. Soil Biology & Biochemistry, 2000, 32(13):1867- 1875.

[23] Freeman C, Liska G, Ostle N J. Microbial activity and enzymic decomposition processes following peatland water table drawdown. Plant & Soil, 1996, 180(180):121- 127.

[24] Kang H, Freeman C. Phosphatase and arylsulphatase activities in wetland soils: annual variation and controlling factors. Soil Biology & Biochemistry, 1999, 31(3):449- 454.

[25] 馬朋, 任慶水, 李昌曉, 楊予靜,馬駿. 模擬水淹干旱脅迫對2年生水杉(Metasequoia gly ptostroboides)幼樹盆栽土壤酶活性的影響. 西南大學學報:自然科學版, 2015, 37(2):24- 31.

[26] 高煥梅, 孫燕, 和林濤. 重金屬污染對土壤微生物種群數量及活性的影響. 江西農業學報, 2007, 19(8):83- 85.

[27] 陸文龍, 徐松巍, 李英華. 重金屬鎘對土壤呼吸和土壤微生物群落的影響研究. 吉林化工學院學報, 2013, 30(7):65- 67.

[28] 羅虹, 劉鵬, 宋小敏. 重金屬鎘、銅、鎳復合污染對土壤酶活性的影響. 水土保持學報, 2006, 20(2):94- 96.

[29] 李廷強, 舒欽紅, 楊肖娥. 不同程度重金屬污染土壤對東南景天根際土壤微生物特征的影響. 浙江大學學報:農業與生命科學版, 2008, 34(6):692- 698.

[30] 李偉, 韋晶晶, 劉愛民, 王友保, 朱志鵬, 王興飛. 吊蘭生長對鋅污染土壤微生物數量及土壤酶活性的影響. 水土保持學報, 2013, 27(2):276- 281.

[31] Abou-Shanab R I, Delorme T A, Angle J S, Chaney R L, Ghanem K, Moawad H, Ghozlan H A.. Phenotypic Characterization of Microbes in the Rhizosphere of Alyssum murale. International Journal of Phytoremediation, 2003, 5(4):367- 379.

[32] Delorme T A, Gagliardi J V, Angle J S, Chaney R L. Influence of the zinc hyperaccumulator Thlaspi caerulescens J. & C. Presl. and the nonmetal accumulator Trifolium pratense L. on soil microbial populations. Canadian Journal of Microbiology, 2001, 47(47): 773- 776.

[33] 賈中民, 魏虹, 孫曉燦,李昌曉, 孟翔飛, 謝小紅. 秋華柳和楓楊幼苗對鎘的積累和耐受性. 生態學報, 2011, 31(1):107- 114.

[34] 朱姍姍. 水稻根際土壤重金屬形態分布及其對酶活性的影響[D]. 中南林業科技大學, 2013.

[35] 胡開輝, 羅慶國, 汪世華, 林旋,林文雄. 化感水稻根際微生物類群及酶活性變化. 應用生態學報, 2006, 17(6):1060- 1064.

[36] 杜琳倩, 何鋼, 王靜, 王蕾. 水淹脅迫下新型氧肥對土壤脲酶活性的影響. 中南林業科技大學學報, 2013, 33(4):66- 69.

Effects ofSalixvariegataon soil microorganisms and enzymatic activity in contaminated soils under flooding conditions

ZENG Chengcheng1,2,CHEN Jinping1,2,WEI Hong1,*, LIU Yuan1, MA Wenchao1, WANG Ting1, ZHOU Cui1

1 Key Laboratory of Eco-environments in Three Gorges Reservoir Region (Ministry of Education), Chongqing Key Laboratory of Plant Ecology and Resources Research in Three Gorges Reservoir Region, School of Life Sciences, Southwest University, Chongqing 400715, China 2 Aoping middle school of pengzghou Sichuan, Pengzhou 611931, China3 Agricultural Resources and Environment Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, China

The altered water regime and cadmium pollution in the Three Gorges Reservoir of the Yangtze River, China, has caused many serious environmental problems. Consequently, it is of great importance to restore the riparian vegetation and soil.Salixvariegatais potentially a suitable species for the phytoremediation of Cd-contaminated areas under environmental flooding conditions. To determine the microorganism community and enzymatic activity in Cd-contaminated soils under flooding conditions, an experiment with a factorial design was conducted. Treatments included two water regimes and four Cd concentrations. The water treatments were ambient water supply (CK) and light flooding (FL). In terms of cadmium, there was a control (0 mg/kg), and cadmium treatments with low (0.5 mg/kg), moderate (2 mg/kg), and high concentrations (10 mg/kg). Each cadmium treatment was conducted with and withoutS.variegata. Soil samples were collected on the 60thand 120thday following treatment, and the characteristics of soil microorganisms and enzymatic activities were determined. The results showed that: (1)S.variegataplantings significantly increased the quantity of bacteria in the soils on the 60thday (P< 0.05) and slightly increased the quantity of actinomycetes and fungi. (2) The quantity of soil microorganisms under flooding conditions was much lower than that in the normal water supply groups. Flooding significantly decreased the quantity of bacteria and fungi on the 60thday, and the quantity of actinomycetes and fungi on the 120thday compared with that of the normal water supply groups (P< 0.05). (3) The Cd treatments had little effect on the quantity of soil microorganisms (P> 0.05). The primary reason may be the relatively low concentrations of Cd in this study. (4) PlantingS.variegatasignificantly improved the activity of phosphatase in the soils on the 60thday and the activities of urease and invertase in the soils on the 120thday (P< 0.05). (5) The activity of phosphatase on the 60thday, and the activity of urease, invertase, and phosphatase on the 120thday were significantly reduced by flooding. (6) The activity of phosphatase on the 60thday and the activity of urease on the 120thday were significantly reduced by Cd stress. In summary, microorganisms and enzymatic activity in soils, which were sensitive to Cd stress and flooding, could be used to estimate the effect of phytoremediation on Cd-contaminated soils in the riparian area of Three Gorges Reservoir. PlantingS.variegatacould improve the status of microorganisms and enzymatic activity in Cd-contaminated soils under flooding conditions.S.variegatahas significant potential to improve Cd-contaminated soils in a flooded environment.

Salixvariegata; flooding; Cd; quantity of microorganisms; soil enzymatic activity

國家國際科技合作專項(2015DFA90900)；三峽后續工作庫區生態與生物多樣性保護專項項目(5000002013BB5200002)；重慶市林業重點科技攻關項目(渝林科研2015- 6)；中央財政林業科技推廣示范項目(渝林科推[2014- 10])

2016- 06- 01;

2017- 01- 03

10.5846/stxb201606011054

*通訊作者Corresponding author.E-mail: weihong@swu.edu.cn

曾成城,陳錦平,魏虹,劉媛,馬文超,王婷,周翠.水淹生境下秋華柳對Cd污染土壤微生物數量及酶活性的影響.生態學報,2017,37(13):4327- 4334.

Zeng C C,Chen J P,Wei H, Liu Y, Ma W C, Wang T, Zhou C.Effects ofSalixvariegataon soil microorganisms and enzymatic activity in contaminated soils under flooding conditions.Acta Ecologica Sinica,2017,37(13):4327- 4334.