Abstract Understanding the structure of microbial communities in acidic, metal contaminated tailings and waste rock in cool, continental northern temperate climates is important for identifying their potential for use in phytostabilization and bioremediation programs. In this study, microbial community compositions across two large mine waste sites in the Sudbury basin, Ontario Canada were analyzed along gradients of barren-to-vegetated tailings and waste rock. Microbial communities were less diverse, more homogenous, and mainly chemolithoautotrophic in barren sites, transitioning to more diverse communities of organoheterotrophs, nitrogen-fixing/plant-growth promoting bacteria, and ectomycorrhizal fungi in the vegetated areas. Co-occurrence analyses of microbial communities demonstrated higher levels of association among microbial groups in the barren tailings, which were related to the extreme environmental and chemical conditions and restricted anabolic nutrient availability of the substrates. We also show that vegetation and plant-derived organic matter in the tailings are associated with the shifts observed in the structure of microbial communities towards more soil-like communities. These changes in microbial communities can improve soil fertility through increased rates of heterotrophic decomposition of plant-derived organic matter, and sequentially further aid in the establishment of vegetation. These findings will help develop phytostabilization approaches in mine tailings and waste rock in cool, continental northern temperate and boreal climates.

中文翻译：

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沿土壤改良和重新植被梯度的修正和未修正的产酸矿山废物中微生物群落的结构

摘要 了解北温带凉爽大陆性气候中酸性、金属污染尾矿和废石中微生物群落的结构对于确定它们在植物稳定和生物修复计划中的应用潜力非常重要。在这项研究中，沿着贫瘠到植被的尾矿和废石的梯度分析了加拿大安大略省萨德伯里盆地两个大型矿山废料场的微生物群落组成。在贫瘠的地方，微生物群落的多样性较少，同质性更强，主要是化学自养的，在植被区过渡到更多样化的有机异养菌群落、固氮/植物生长促进细菌和外生菌根真菌群落。微生物群落的共生分析表明，贫瘠尾矿中微生物群之间的关联水平更高，这与极端环境和化学条件以及底物合成代谢养分可用性受限有关。我们还表明，尾矿中的植被和植物来源的有机物质与观察到的微生物群落结构向更像土壤的群落的转变有关。微生物群落的这些变化可以通过提高植物来源有机物质的异养分解率来提高土壤肥力，并依次进一步帮助建立植被。这些发现将有助于在凉爽的大陆北温带和北方气候中开发尾矿和废石的植物稳定方法。这与极端的环境和化学条件以及底物的合成代谢养分可用性有关。我们还表明，尾矿中的植被和植物来源的有机物质与观察到的微生物群落结构向更像土壤的群落的转变有关。微生物群落的这些变化可以通过提高植物来源有机物质的异养分解率来提高土壤肥力，并依次进一步帮助建立植被。这些发现将有助于在凉爽的大陆北温带和北方气候中开发尾矿和废石的植物稳定方法。这与极端的环境和化学条件以及底物的合成代谢养分可用性有关。我们还表明，尾矿中的植被和植物来源的有机物质与观察到的微生物群落结构向更像土壤的群落的转变有关。微生物群落的这些变化可以通过提高植物来源有机物质的异养分解率来提高土壤肥力，并依次进一步帮助建立植被。这些发现将有助于在凉爽的大陆北温带和北方气候中开发尾矿和废石的植物稳定方法。我们还表明，尾矿中的植被和植物来源的有机物质与观察到的微生物群落结构向更像土壤的群落的转变有关。微生物群落的这些变化可以通过提高植物来源有机物质的异养分解率来提高土壤肥力，并依次进一步帮助建立植被。这些发现将有助于在凉爽的大陆北温带和北方气候中开发尾矿和废石的植物稳定方法。我们还表明，尾矿中的植被和植物来源的有机物质与观察到的微生物群落结构向更像土壤的群落的转变有关。微生物群落的这些变化可以通过提高植物来源有机物质的异养分解率来提高土壤肥力，并依次进一步帮助建立植被。这些发现将有助于在凉爽的大陆北温带和北方气候中开发尾矿和废石的植物稳定方法。微生物群落的这些变化可以通过提高植物来源有机物质的异养分解率来提高土壤肥力，并依次进一步帮助建立植被。这些发现将有助于在凉爽的大陆北温带和北方气候中开发尾矿和废石的植物稳定方法。微生物群落的这些变化可以通过提高植物来源有机物质的异养分解率来提高土壤肥力，并依次进一步帮助建立植被。这些发现将有助于在凉爽的大陆北温带和北方气候中开发尾矿和废石的植物稳定方法。