不同利用管理方式对草本沼泽湿地土壤微生物群落特征的影响研究

来源 :延边大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:JK0803_chenjiehua
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湿地生态系统是地球上极易受环境变化威胁的三大生态系统类型之一。湿地具有气候调节、水土保持、净化水质等功能,同时它也受到放牧、土地利用变化、气候变化等因素的影响,其中放牧是人类对湿地的主要利用管理方式。放牧不仅会改变草本沼泽湿地覆被类型,还会使土壤理化性质发生变化,改变草本沼泽湿地土壤微生物的生存环境从而影响土壤微生物。在草本沼泽湿地中,土壤微生物(细菌和真菌)对环境变化极其敏感,各种利用管理方式都会对湿地土壤微生物多样性、群落结构和功能基因产生相关影响。因此,土壤微生物的改变可作为湿地环境变化的重要影响因素。本研究的样地分布在吉林省延边朝鲜族自治州珲春市的图们江下游,采用野外控制实验分析无牧、放牧和短期禁牧下草本沼泽湿地生态系统中的土壤理化性质和湿地土壤微生物(细菌和真菌)的变化,揭示湿地12项土壤理化性质与土壤微生物(细菌和真菌)的关系,为草本沼泽湿地的保护和合理放牧提供参考依据。本研究主要研究结果如下:(1)在不同利用管理方式下,土壤环境因子具有一定的差异性,有机质(SOM)和全钾(TK)之间差异显著(P<0.05)。通过聚类分析发现,放牧与短期禁牧利用管理方式土壤理化性质差异较小,而与无牧相比差异较大;同时放牧会增加土壤酸碱度、含磷量、全量钾和铵态氮,改变土壤养分含量;短期禁牧对全量养分和酸碱度的含量有着增加的作用,不仅为动植物生长提供丰富的营养,并且调节土壤的酸碱度,维持土壤酸碱平衡。(2)不同利用管理方式湿地土壤细菌和真菌群落类型并无明显变化,有着相同的优势门、属水平,门水平丰度达到80%以上,细菌优势属水平丰度为5%,真菌优势属水平丰度为30%。主要的微生物菌门有Acidobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi、Nitrospirae、Ascomycota和Basidiomycetes。不同利用管理方式下的主要指示物种也有着一定的差异,土壤细菌中无牧有20种,放牧3种,短期禁牧3种;土壤真菌中无牧有2种,放牧2种,短期禁牧1种。(3)土壤细菌Alpha多样性在短期禁牧利用管理方式下最大,土壤真菌物种丰富度在短期禁牧下最大,无牧下最小,物种多样性与之相反。在不同利用管理方式下,容重(BD)和铵态氮(NH4+-N)影响土壤微生物Alpha多样性最为强烈。Beta多样性结果显示,土壤细菌和真菌在无牧利用管理方式下土壤细菌群落较为相似,短期禁牧和放牧利用管理方式下具有较高的相异性。(4)不同利用管理方式下,土壤含水量(SWC)和容重(BD)是影响土壤微生物群落差异的主要驱动力(P<0.05)。功能预测分析表明,不同管理利用的土壤细菌以代谢为主;不同利用管理方式下土壤真菌以病理营养性真菌为主,有较高的致病性,但放牧和短期禁牧会减少致病真菌,同时短期禁牧还会增加腐生营养型真菌和共生营养型真菌。在本研究中,通过控制实验研究了不同管理利用对土壤理化性质和土壤微生物群落结构的影响。结果加深了人们对“放牧利用管理方式-土壤理化性质-土壤微生物”三者之间相互作用的认识,同时也为合理放牧和维持湿地生态系统功能提供了理论依据,对实现湿地可持续发展具有重要意义。
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