Changes in soil microbe-mediated carbon, nitrogen and phosphorus cycling during spontaneous succession in abandoned Pb Zn mining areas

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作者
Sichen Wang,Xinqi Yuan,Ting Li,Jie Yang,Luoqi Zhao,Duanyang Yuan,Zhaolai Guo,Change Liu,Changqun Duan
出处
期刊:Science of The Total Environment [Elsevier BV]
卷期号:920: 171018-171018 被引量:41
标识
DOI:10.1016/j.scitotenv.2024.171018
摘要

The mechanism through which soil microorganisms mediate carbon and nutrient cycling during mine wasteland restoration remained unknown. Using soil metagenome sequencing, we investigated the dynamic changes in soil microbial potential metabolic functions during the transition from biological soil crusts (BSC) to mixed broad-conifer forest (MBF) in a typical PbZn mine. The results showed soil microorganisms favored carbon sequestration through anaerobic and microaerobic pathways, predominantly using efficient, low-energy pathways during succession. Genes governing carbon degradation and aerobic respiration increased by 19.56 % and 24.79 %, respectively, reflecting change toward more efficient and intensive soil carbon utilization in late succession. Nitrogen-cycling genes mediated by soil microorganisms met their maximum influence during early succession (sparse grassland, SGL), leading to a respective increase of 75.29 % and 76.81 % in the net potential nitrification rate and total nitrogen content. Mantel and correlation analyses indicated that TOC, TN, Zn and Cd contents were the main factors affecting the soil carbon and phosphorus cycles. Soil AP content emerged as the primary influencer of genes associated with the nitrogen cycle. These results shed light on the dynamic shifts in microbial metabolic activities during succession, providing a genetic insight into biogeochemical cycling mechanisms and underscoring crucial factors influencing soil biogeochemical processes in mining regions.
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