不同绿地环境下土壤、空气微生物状况及其季节性变化研究

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绿地是生态系统的重要组成部分,当前城市化进程不断加快,城市生态环境问题日益突出,绿地发挥的生态效益越来越受到重视,本文主要研究了绿地在空气抑菌和土壤微生物多样性保护两方面的生态作用,旨在探究不同绿地环境中土壤和空气微生物季节分布特征和影响因子,并探索在保证土壤微生物多样性条件下最大限度降低或抑制环境空气微生物的绿地类型。论文以西北农林科技大学南校区8块不同典型植被特征的绿地为研究对象,采用高通量测序法和平皿沉降法,对不同植被类型绿地的土壤微生物和空气微生物分布特征、季节变化情况和影响因子进行研究,并综合评价了不同植被类型绿地在土壤微生物多样性保护和空气抑菌这两方面的综合生态效益。研究结果表明:(1)植被类型和季节对土壤微生物群落组成结构有一定影响。8块绿地春秋两季土壤细菌和真菌群落组成特征基本一致,仅相对丰度存在差异,且秋季丰度差异明显大于春季。春秋两季各绿地土壤细菌的优势菌门和亚优势菌门均分别为变形菌门和酸杆菌门;土壤真菌在门分类水平上的优势菌门和亚优势菌门,春季分别为子囊菌门和被孢霉门,秋季分别为子囊菌门和担子菌门。(2)植被类型和季节对土壤微生物多样性特征有一定影响。秋季各绿地土壤的微生物多样性差异较春季更明显。其中,草坪(L)的土壤细菌多样性最高,乔灌草复合林(ASH)和针叶林(C)的土壤细菌多样性和丰富度分别为最低和次低,密集型灌木(IS)和针阔混交林(CBL)的土壤细菌丰富度为次低;针阔混交林(CBL)的土壤真菌丰富度最高,而针叶林(C)、乔灌草复合林(ASH)和草坪(L)的真菌丰富度均处于所有绿地中的最低水平。(3)土壤微生物多样性和微生物物种在门分类水平上的差异一定程度上受到土壤理化因子的影响。土壤细菌和土壤真菌的多样性和均匀度(shannon和simpson)受到土壤理化性质的影响均较小,土壤细菌和土壤真菌的丰富度(chao1和ACE)均主要受到全磷、碱解氮、速效钾、酸碱度和土壤含水量的影响。(4)不同植被类型和竖向结构绿地空气微生物浓度存在季节性差异。空气细菌浓度春季最大而秋季最低,空气真菌浓度春季最大而夏季最低。按植被类型划分,一年中针叶林的空气细菌和真菌浓度基本为所有绿地中最低,按竖向结构划分,乔草结构的空气细菌浓度基本为所有结构中最低,而灌木结构和乔草结构的空气真菌浓度基本为所有结构中最低。(5)不同植被类型和竖向结构的绿地对空气细菌和空气真菌的抑制效益不同,且存在季节性差异。整体来看,绿地对空气细菌有较强的抑制作用,但会滋生真菌。针叶林对细菌的抑制效果最强,且对空气真菌存在极轻微的抑制作用;不同竖向结构绿地年均空气细菌抑菌效果呈乔草结构>灌木结构>草结构,乔灌草结构则表现出增菌效果,而各竖向结构绿地年均真菌抑菌率均为负数,其中,乔灌草结构最易滋生真菌。(6)空气微生物浓度受到多种环境因子和土壤微生物多样性的影响,其中,温度的影响最大。温度和土壤微生物丰富度与空气微生物浓度均呈负相关,湿度与空气细菌浓度负相关而与真菌浓度正相关,气压与空气微生物浓度呈正相关,风速与空气真菌浓度呈负相关,土壤细菌多样性与空气细菌浓度呈负相关,土壤真菌辛普森多样性指数与空气真菌呈正相关。(7)综合考虑绿地土壤微生物多样性指标和空气微生物浓度状况,初步对8块拥有典型值被类型的绿地进行生态效益综合评价,结果表明,按植被类型划分,针叶林(C)具有最好的生态效益,而草坪(L)生态效益则最差;按竖向结构划分,灌木结构生态效益最优,而草结构最差。研究结果为绿地土壤微生物和空气微生物的评估提供基础数据,并对城市绿地植物配置、绿地结构的优化和改良提供了理论依据。
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