微生物所在稀土尾矿地生态能源农场修复模式研究获进展

近期，我院农业应用微生物研究所能源与资源环境研究室在环境科学领域国际期刊《Science of the Total Environment》（影响因子10.753）在线发表了题为“Co-occurrence network of microbial communities affected by application of anaerobic fermentation residues during phytoremediation of ionic rare earth tailings area”的研究论文。该项成果验证了生态能源农场修复模式在稀土尾矿区生态修复的可行性，初步明确了草本类能源植物对稀土尾矿地土壤微生物群落的修复机制。陈柳萌副研究员为论文第一作者，中科院广州能源所孔晓英研究员为通讯作者。

针对稀土尾矿地土壤酸化沙化严重、土壤养分贫瘠及微生态功能丧失等问题，项目组选择以适宜当地气候的能源植物为修复植物，建立了“能源植物种植-土壤生态修复-厌氧发酵制气-沼液回施/沼渣高值利用”为核心的生态能源农场修复模式。研究发现: 在可持续修复区，采用沼液施用草本类能源植物可在3年内显著提升稀土尾矿地的土壤养分及微生物多样性，初步恢复土地生产力，相关指标优于自然修复区的土壤样品。非度量多维尺度(NMDS)分析表明土壤微生物群落的变异主要受到土壤理化性质变化和修复植物种类差异的影响；方差分解分析(VPA)发现土壤养分是影响细菌和真菌群落变异的关键因子；并且细菌群落对土壤养分变化的响应要快于真菌群落。此外，土壤养分提升明显改变了寡营养和富营养微生物的比例，其中：富营养型微生物(变形杆菌门Proteobacteria、拟杆菌门Bacteroidetes、芽单胞菌门Gemmatimonadetes和球囊菌门Glomeromycota)显著增加。

微生物互作网络分析进一步显示，富营养型微生物增加可提高微生物互作网络拓扑特性，增强其网络稳定性；来自变形杆菌门Proteobacteria（细菌）和子囊菌门Ascomycota（真菌）等富营养型微生物的菌株已经成为构建稳定网络结构的主要关键物种（Major keystone species）。此外，以草本类植物为修复植物还可增加子囊菌门Ascomycota(真菌)在互作网络中的比例，并与细菌协同提高互作网络的拓扑特性（详见图中PH组的微生物互作网络图）。

该项研究由我院农业应用微生物研究所的能源与资源环境研究室联合中科院广能所生化转化研究室及江西正合环保集团共同完成，并得到国家自然科学基金和江西省重点研发计划项目等的支持。