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硫酸盐还原菌对煤矸石堆土壤垂直剖面微生物群落结构和功能的影响

文献类型： 中文期刊

作者： 王翔冬;刘永德;赵强;陈春磊;张晓雪;郝新伟;刘孝珍;刘兴宇;沈锡辉;王瑶

作者机构：

关键词： 煤矸石;硫酸盐还原菌;微生物群落;土壤理化性质;生态修复

期刊名称：微生物学报

ISSN： 0001-6209

年卷期： 2026 年

页码：

收录情况： 北大核心（2023版） ; ; CSCD（2025-2026年度） ; ; 科技核心（2024版）

摘要： 煤矸石露天堆放严重破坏了土壤结构和区域生态系统健康。添加硫酸盐还原菌(sulfate-reducing bacteria， SRB)是控制煤矸石酸性污染的有效手段，SRB可还原硫酸根并固定重金属，但其在煤矸石堆中的修复效果及沿深度梯度的生态响应规律尚不明确。【目的】阐明SRB修复对煤矸石堆的整体改良效应，揭示修复过程中土壤理化性质、微生物群落结构与功能沿垂直剖面的分异规律及驱动机制。【方法】以陕西省榆林市某典型露天煤矿煤矸石堆为研究对象，设置SRB修复煤矸石堆(处理组)和未修复煤矸石堆(对照组)。对照组采集0–20 cm混合样代表本底状态；处理组按0–5 cm浅层区(shallow layer， SL)、5–10 cm中层区(middle layer， ML)、10–20 cm深层区(deep layer， DL)分层取样。通过测定土壤理化指标、16S rRNA基因高通量测序和PICRUSt2功能预测，比较组间差异及处理组内部的垂直梯度变化。【结果】与对照组相比，SRB修复显著提升了煤矸石堆土壤的整体pH值、电导率(electrical conductivity， EC)和有机质(soil organic matter， SOM)含量，并显著提高了细菌群落的α多样性，改变了群落结构。在处理堆体内部，随深度增加，pH、EC和SOM逐渐升高，速效钾(available potassium， AK)呈先升后降趋势。细菌优势菌门的相对丰度随深度发生显著变化；共现网络复杂度(节点数、边数、平均度)也随深度增加。土壤pH和EC是驱动群落结构变异的关键环境因子。功能预测表明，深层土壤中与碳固定、氮循环和硫循环相关的功能基因丰度显著高于浅层和中层。【结论】SRB生物修复不仅在整体上改善了煤矸石堆土壤环境与微生物群落，还在堆体内部形成了沿深度梯度的环境与微生物功能的分异格局，为煤矸石堆长期稳定修复及微生物过程调控提供了重要理论依据。

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