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闽江河口红树林根际土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

来源：花匠小妙招时间：2024-11-09 05:28

闽江河口红树林根际土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

【摘要】： 在植物-土壤生态系统中,根际被认为是植物根系、土壤和微生物相互作用的动态界面。促进能量流动、信息传递和养分循环的根际微生物群落对植物的健康和生长至关重要。随着对地下过程重要性认识的深入,研究外来入侵植物对土壤微生物多样性、理化性质和生态系统功能的影响,近年来已成为入侵生态学研究领域的热点问题。在外来植物入侵与土壤生态系统结构、功能的变化的耦合关系中,探讨土壤中的微生物群落结构和功能与地上植物的反馈关系对揭示外来植物的入侵机制,为外来植物入侵的生态系统的保护与恢复提供科学依据。本研究利用Biolog微平板技术、PLFA法、高通量测序技术研究了闽江河口鳝鱼滩湿地的红树林群落、互花米草群落、红树林-互花米草混生群落根际土壤微生物的群落代谢活性与功能多样性、群落结构、丰度,分析了根际土壤微生物群落多样性、结构、丰度与土壤养分因子之间的关系。主要的研究结论为:(1)3种植被群落根际SOC、TN、TP、TK和酶活性的变化趋势为:MC>MS>SC,表明互花米草入侵后红树林根际土壤理化性质和酶活性均有明显下降,红树林土壤发生了明显退化。MS、SC与MS根际土壤理化性质和酶活性各因子间的相关性总体上呈正相关,其中Suc、CAT与TN、SOC呈显著或极显著相关,Ure、PHO与TN、TP、TK呈显著或极显著相关。(2)在31种碳源中,3种植被群落根际土壤微生物群落对碳源的利用率均随时间的延长而不断提高,呈S曲线变化,但存在着明显的差异,大小顺序依次为SC>MC>MS。其中根际土壤微生物对羧酸类、多聚物类、糖类的利用率高于对酚酸类、氨基酸类、胺类碳源的利用率。互花米草入侵会影响红树林根际土壤微生物的代谢活性,进而会引起微生物群落功能多样性指数下降。主成分分析表明,从31个因素中提取的与碳源相关的PC1和PC2能分别解释变量方差的67.32%和26.1%,在主成分分离中起主要贡献作用碳源分别是的是羧酸类、多聚物类和糖类。土壤微生物群落功能多样性指数与土壤理化性质和酶活性各因子间的相关性总体上呈正相关,Simpson指数与TN、TP、TK、Ure呈显著或极显著相关,Shannon-wiener指数、Brillouin指数与pH值间的相关性呈显著或极显著,McIntosh指数SOC、TN、Suc、CAT、Ure呈显著或极显著相关,表明功能多样性的变化生物群落功能多样性差异是引起土壤养分含量不同的一个重要原因。(3)从3种植被群落根际土壤共检测到22种PLFA生物标记,MC、SC、MS根际土壤中PLFA生物标记分别为20、21、19种,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS 土壤微生物类群多样性指数均小于MC。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征,与土壤微生物群落PLFA生物标记相关的PC1和PC2能分别解释变量方差的63.58%和29.61%。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。(4)基于高通量测序结果,3种植被群落根际土壤细菌微生物可归类为56个门、109个纲、199目、347科、543属。各根际土壤在门水平的优势菌群为:变形菌门、厚壁菌门、硝化螺旋菌门、拟杆菌门,其相对丰度之和可以占到70.54-76.74%,变形菌门的相对丰度最大,主要的细菌类群为α-变形菌纲、γ-变形菌纲、β-变形菌纲、δ-变形菌纲、ε-变形菌纲。在属水平上,脱硫菌属、螺杆菌属、脱硫弧菌属、Haliangiumhe Ruminiclostridium_9是MC根际土壤的优势菌属;SC根际土壤的优势菌属为:Acidiferrobacter、Ignavibactrium、福格斯氏菌属、Tolumonas、氢噬胞菌属;MS根际土壤的优势菌属为:沙雷氏菌属、甲烷鬃菌属、脱硫球茎菌属、螺旋体菌属、硫碱螺旋菌属、Candidatus_Nitrosopumilus、乳酸杆菌属、Caldithrix、Marinicella、Sulfuricurvm、脱硫菌属。细菌的相对丰度在3种植被群落间呈现出显著的差异性,互花米草入侵,红树林群落根际土壤细菌的丰富度与多样性下降,群落结构发生改变。根际土壤细菌群落相对丰度与土壤养分子间的相关性分析和冗余分析发现,互花米草入侵后,红树林群落根际土壤细菌群落的改变,在一定程度上,影响了土壤养分的循环功能,导致根际土壤养分退化。

【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018

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