重金屬污染對土壤微生物生態功能的影響

汪簫龑　盧堯舜

摘 要：土壤微生物是地球物質循環及能量轉換的重要參與者，具有數量龐大、種類繁多等特點，其中重金屬污染對其生態功能帶來深遠影響。通過對土壤微生物生態功能被重金屬影響因素，從而確定評價作用，對此提出科學建議。本文主要針對重金屬污染對土壤微生物生態功能的影響展開討論，希望具有一定的借鑒意義和參考價值。

關鍵詞：重金屬污染；土壤微生物；生態功能；影響

土壤中存在的重金屬形式不是單一的，而是由多種化學元素相互作用構成，在綜合反映下放射的復合污染最為常見。近年來，重金屬污染對于人類生存環境及身心健康造成越來越惡劣的影響，有關重金屬污染的研究報道日漸增多，特別是在土壤微生物方面，成為人類關注的重點內容。土壤微生物在整個生物循環中發揮著至關重要的作用，例如凈化污染中的農藥、有機污染物及重金屬化合物等方面。

一、重金屬污染對土壤微生物生物學的影響

1.土壤微生物生物量

微生物生物量具體是指表現土壤質量和土壤退化的敏感特異性生物學指標參數。根據有關文獻資料報道，重金屬污染會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，低濃度的銅元素會強烈刺激到微生物生物量。生物量的實時動態變化直接反映出土壤中總碳和總氮的變化，根據這種變化能夠有效判斷出有毒物質的存在。然而環境因子作為變化因素在一定程度上會引起微生物數量和活性的影響，僅僅憑借這一數據指標對土壤污染程度做出評價并不科學理想，同時需要取決于生物量碳和土壤有機碳的比值。

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部的物種之間的不同，主要有生理功能多樣性、細胞組成多樣性以及遺傳物質多樣性等。通過觀察微生物群落結構的演變可以提前預測出土壤中的養分以及環境質量的后續發展，在當前被當成是深具潛力的生物指標參數。這種檢測技術方法針對重金屬污染帶來的微生物多樣性影響結果已經分明，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，這種屬于在環境的脅迫下微生物不斷適應現象。此外，受到重金屬脅迫下，微生物生理生態功能群落結構變化是以后研究的重點方向，需要對研究土地的利用歷史進行調查，是否結構之間存在比較性。

二、重金屬污染對土壤微生物作用過程的影響

1.土壤有機質的降解

微生物數量、活性、生理生化功能等都會受到重金屬污染的影響，最后過渡到土壤中有機物質的降解中。重金屬含量的差異對于降解有機質具有密切關系枯枝落葉中含有的主要成分是纖維素，通過細菌、放線菌和真菌都會分解纖維素。根據分解菌數量的多少，直接對植物殘體的化解速度產生影響。土壤有機碳的礦化是土壤物質循環的主體，其抑制作用將影響到整個土壤物質循環過程。而超標的重金屬濃度會抑制土壤中碳的礦化作用，例如銅、鎳、鋅元素會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，同時也是控制土壤酶分解轉化的重要主體，決定著土壤酶的類型、數量及時空分布，而土壤酶具有直接參與土壤系統中進行的多個代謝過程的作用，已經被當做污染物環境影響的參考指標。隨著生態環境的惡化，人類更加重視重金屬污染對土壤酶帶來的影響。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。現階段能夠對重金屬污染做出評價的土壤酶類型包括：脲酶、過氧化酶、轉化酶、磷酸酶等，由于不同金屬元素抑制土壤酶活性存在差異，在這種復合形式的重金屬污染下，研究土壤酶活性較為復雜，尚未明確其作用機制。

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力的持續性，對于土壤中有機質的轉化、養分轉變及有機廢棄物的循環都發揮出關鍵作用。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系統中的物質循環和能量流動，最后影響了整個土壤的生態系統。例如根據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指標，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.

三、結語

綜上所述，重金屬污染以復合形式存在，對于土壤微生物生態功能影響存在差異。由于土壤中微生物體系具有數量龐大、種類復雜的特點，采取不同的研究方法和研究手段產生的研究結果不同。因此充分使用土壤微生物的凈化功能，發揮出微生物修復在重金屬污染土壤中更大作用。

參考文獻：

[1] 張秀， 尚藝婕， 王海波，等. 重金屬污染條件下生物質炭對土壤微生物群落結構及多樣性影響的研究進展[J]. 中國農學通報， 2016， 32（25）：147-152.

[2] 張雪晴， 張琴， 程園園，等. 銅礦重金屬污染對土壤微生物群落多樣性和酶活力的影響[J]. 生態環境學報， 2016， 25（3）：517-522.

[3] 彭昌盛， 孟柯， 臧小龍，等. 微生物淋濾在重金屬污染土壤修復中的研究進展[J]. 環境污染與防治， 2016， 38（3）：77-81.