在砷及銅污染土壤根圈中的微生物結構及活性

Abstract

"本研究在臺灣北部某一砷、銅污染場址中進行實地調查，探討污染土壤中的根圈微生物特性。採集該污染場址中的三種優勢植物，分別為毛葉腎蕨(Nephrolepis hirsutula)，台灣蘆竹(Arundo formosana Hack.)和長葉腎蕨(Nephrolepis biserrata (Sw.) Schott) ，並採集其根圈土壤與附近之非根圈土壤。採集的土壤一部分進行土壤物化性質分析（pH值，有机碳和有效性砷及銅），另一部分鮮土則用於分析微生物的群落結構特性，包括磷脂脂肪酸 (phospholipid fatty acids, PLFA) 、16S rRNA，和β-葡萄糖苷酶，酸性磷酸單酯酶和尿素酶三種酵素活性。實驗結果顯示，該場址土壤中砷和銅的全量最高分別達411 mg/kg及5404 mg/kg 。同時，根圈中的有机碳含量和EDTA萃取之有效性銅均明顯 (P < 0.05) 比非根圈土壤高，而根圈中的NaH2PO4萃取之有效砷的濃度卻降低了87%至93%，因此植物的生長增加了其根圈中的有效性銅的濃度，卻減少了有效性砷的濃度。微生物之PLFA在根圈及非根圈土壤中並沒有明顯的變化。冗餘分析結果顯示微生物PLFA與活性與土壤有效性砷及pH值呈負相關，而與有機碳呈正相關。16S rRNA的分析結果顯示，無論是非根圈或根圈土壤，其主要菌門皆為變形菌門、放線菌門、浮黴菌門、綠彎菌門、酸桿菌門及疣微菌門，佔了土壤中總菌群的90%。在微生物酵素活性方面，台灣蘆竹根圈中的β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸單酯酶和尿素酶均顯著 (P < 0.05) 高於非根圈土壤。相較於非根圈土壤，根圈中微生物的PLFA雖然沒有顯著改變，但由於根圈土壤的有機碳增加、有效性砷減少，導致根圈中β-葡萄糖苷酶，酸性磷酸單酯酶和尿素酶的活性增加。"