极旱荒漠植物土壤微生物群落结构及功能多样性季节动态研究

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土地荒漠化是影响着人类生存和发展的重大生态安全问题,而进行荒漠化防治也是我们生态文明建设的重要一部分。荒漠本身对于环境的变化是比较脆弱的,同时对于土壤微生物群落结构的研究多数聚焦于空间尺度,而对于时间跨度的研究比较少,尤其是涉及荒漠土壤微生物群落结构和功能季节变化的研究就更少。荒漠地区土壤贫瘠,植物会形成“资源岛”效应,养分更多的聚集于植物周围,对应的微生物也更多的在植物根际生长繁殖。而季节的转变会引起周围环境条件变化进而造成微生物群落的差异。研究极旱荒漠地区不同植物与季节间的土壤微生物群落结构,有利于荒漠地区的植被恢复。本文以安西极旱荒漠国家级自然保护区2019年夏季、秋季、冬季和2020年秋季、冬季合头草(Sympegma regelii)、泡泡刺(Nitraria sphaerocarpa)、珍珠猪毛菜(Salsola passerine)、红砂(Reaumuria soongorica)和膜果麻黄(Ephedra przewalskii)等五种典型植被根际土壤为研究对象,运用磷脂脂肪酸(PLFA)法和Biolog ECO生态板法探究了土壤微生物群落结构和功能代谢变化特征,以及与土壤理化性质之间的关系,以期为防止土地荒漠化,进行荒漠植被修复提供依据。主要试验结果如下:1、不同植物与季节间极旱荒漠土壤理化性质差异显著,相比于植被变化,在2019年季节变化解释了更多的土壤因子差异。相比于夏季和雪后的冬季,其土壤理化性质在秋季检测到显著低值。2、2019年极旱荒漠土壤微生物群落结构在植物与季节间均差异显著,且存在显著交互作用,2020年在植被种类间差异显著,且存在显著交互作用,其含量为革兰氏阴性菌>革兰氏阳性菌>放线菌>真菌>AM真菌。2019年夏季和冬季,微生物含量在合头草中显著高于其他四种植物,而在膜果麻黄中检测到微生物PLFA的最低值,秋、夏季植物间的真菌/细菌差异显著。3、2019年土壤微生物群落包括总PLFA,革兰氏阳性菌,革兰氏阴性菌,真菌,AM真菌,放线菌的生物量均与土壤速效磷,p H和土壤湿度显著正相关,而真菌/细菌与土壤有机碳和土壤湿度显著负相关。4、微生物对六类碳源的利用在2019年和2020年季节间存在显著差异,部分碳源的利用在植物间存在显著差异,对碳源利用差异方面,与植被相比,六类碳源明显受季节的影响更大。5、六类碳源与硝氮、PH、氨氮、湿度、速效磷呈显著正相关,革兰氏阴性菌、真菌、AM真菌、放线菌、总PLFA和六类碳源的利用率之间均呈显著正相关,革兰氏阳性菌与多聚物类、胺类、酚酸类、氨基酸类呈显著正相关,真菌/细菌与碳水化合物、羧酸、胺类、酚酸类之间呈显著正相关。6、在2019年和2020年不同季节间土壤微生物群落的碳源代谢多样性存在显著差异,在秋季多样性指数显著低于夏季和融雪后的冬季,而在植物间的差异不显著,并且季节解释了大部分的碳源代谢差异。
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