【摘要】：洲灘濕地作為介于陸生和水生生態(tài)系統(tǒng)之間的過渡帶,易受氣候、水文及人為活動等因素的影響。土壤微生物是濕地土壤的重要組成部分,同時也是環(huán)境變化的積極響應者,在維護濕地生態(tài)系統(tǒng)健康中發(fā)揮著不可替代的作用。研究微生物與環(huán)境因子之間的關系對于探究濕地生態(tài)系統(tǒng)對未來環(huán)境變化的響應具有重要的意義。鄱陽湖濕地受水文節(jié)律的影響,沿水位高程形成了明顯的自然環(huán)境梯度,是研究小尺度下濕地土壤微生物群落對環(huán)境變化響應的理想?yún)^(qū)域。因此,本研究以鄱陽湖典型洲灘濕地—蚌湖為研究對象,根據(jù)不同水位高程及地上植被的演替分布情況布設了5個樣地,從高到低依次標記為樣地S1、S2、S3、S4、S5,樣地S1到S5的水平距離約為300-600 m,并在每個樣地下采取0-20 cm、20-40 cm、40-60 cm、60-80 cm、80-100 cm 5個土壤深度共75個土壤樣品來進行研究。首先,對土壤理化性質(zhì)的空間分布進行分析,其次通過q-PCR、16S rRNA高通量測序及克隆文庫等分子生態(tài)學技術從微生物群落結(jié)構(gòu)角度,對土壤細菌、氨氨氧化細菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)和氨氧化古菌(Ammonia oxidizing archaea,AOA)的空間異質(zhì)性進行研究。并結(jié)合土壤酶活和土壤潛在硝化勢(Potential nitrification activity,PNA)進一步從微生物功能水平上探討環(huán)境變化對濕地生態(tài)功能的影響,最終得到以下主要結(jié)論:1.沿不同高程,濕地0-100 cm深的土壤理化、細菌和氨氧化微生物群落結(jié)構(gòu)均在樣地間差異顯著,而在垂直分布上無顯著變化,表現(xiàn)為:(1)沿不同高程,鄱陽湖典型洲灘濕地0-100 cm深土壤理化環(huán)境明顯分為三簇,樣地S1-S2為一簇,樣地S3-S4為一簇,樣地S5為一簇。(2)濕地土壤細菌群落表現(xiàn)為樣地S1-S3群落結(jié)構(gòu)相似,相對優(yōu)勢物種為酸桿菌門(Acidobacteria);S4-S5樣地細菌群落類似,相對優(yōu)勢菌門為綠彎菌門(Chloroflexi),且在樣地S4-S5具有顯著較高的群落多樣性,同時值得注意的是樣地S3同時具有相對豐度較高的綠彎菌門和酸桿菌門。(3)AOA和AOB發(fā)生了明顯的生態(tài)位分化,形成了AOA主導樣地S1-S2的陸相區(qū)和AOB主導樣地S4-S5的湖相區(qū)以及AOA和AOB共同主導樣地S3的中間區(qū)。AOA的相對優(yōu)勢物種發(fā)生了明顯的轉(zhuǎn)變,由陸相區(qū)的nitrosotalea cluster Group 1.1a associataed轉(zhuǎn)變?yōu)楹鄥^(qū)的nitrospumilus cluster(sediment)。而AOB的相對優(yōu)勢物種均為cluster 2.3 Nitrosospira。且AOA和AOB均在樣地S3-S5中的中間區(qū)和湖相區(qū)具有較高的物種多樣性。2.土壤微生物功能活性在水平和垂直尺度上均差異顯著,表現(xiàn)為:(1)土壤酶活隨不同高程表現(xiàn)為樣地S1-S3樣地S4-S5的空間分布,且深度的增加對土壤酶活性也有顯著的抑制作用。其空間異質(zhì)性主要受浮霉菌門(Planctomycetes)和GAL15菌門的影響,與土壤中主要的優(yōu)勢菌門無顯著關系。(2)土壤PNA在樣地S1-S5的表層土壤中,逐漸增加,表現(xiàn)為樣地S3-S5樣地樣地S1-S2的趨勢。隨著深度的增加,表現(xiàn)為0-40 cm40-100 cm,AOB在鄱陽湖洲灘濕地土壤的氨氧化過程具有更重要的貢獻作用。3.土壤pH是影響鄱陽湖典型洲灘濕地土壤細菌、AOA和AOB生態(tài)位分化、及功能活性空間異質(zhì)性的主要環(huán)境驅(qū)動因素,其次是土壤營養(yǎng)鹽(NH_4~+-N、AFDM、TN、TOC)。綜上結(jié)果顯示鄱陽湖濕地不同高程下受長期水文節(jié)律的影響,形成了陸相區(qū)、湖相區(qū)及兩相區(qū)的中間過渡區(qū),而土壤pH是促使其形成的主要環(huán)境驅(qū)動力。陸相區(qū)的形成,促成了適應于該環(huán)境的酸桿菌門和氨氧化古菌的優(yōu)勢地位,但微生物多樣性和土壤氨氧化能力的下降。在樣地S4-S5,湖相區(qū)的形成,促進了綠彎菌門和氨氧化細菌的生長,增加微生物的多樣性和土壤氨氧化能力。中間樣地S3具有過渡的特征和性質(zhì)。該研究成果為預測濕地生態(tài)系統(tǒng)對未來環(huán)境變化的響應,以及補充小尺度下濕地土壤微生物群落的地理分布模式提供科學依據(jù)。
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8圖 1.1 實驗技術路線圖Fig. 1.1 Experimental technology roadmap.1.7 本研究的特色和創(chuàng)新點（1）首次共同水平和垂直尺度上全面探討鄱陽湖湖泊流域內(nèi)濕地土壤微生物的群落構(gòu)建機制。（2）首次在小空間尺度下將土壤的細菌群落和功能微生物群落結(jié)合起來進行研究，以探討環(huán)境變化對于濕地主要微生物的群落構(gòu)建機制及對濕地生態(tài)功能的影響。（3）首次在鄱陽湖濕地土壤中進行氨氧化微生物分布特征的研究。

圖 2.1 樣地區(qū)域示意圖（A）及樣地設計圖（B）Fig. 2.1 Maps of sampling stations. (A) The sampling sites in the Bang Lake of the PoyangLake wetland were designed (B) The design of soil sample sitesS1：狗牙根樣地，，S2：南荻樣地，S3：苔草樣地，S4：水蓼樣地，S5：裸露樣地A:0-20 cm; B: 20-40 cm ; C: 40-60 cm; D: 60-80 cm ; E: 80-100 cm2.2.2 樣品采集與處理2015 年 1 月我們于蚌湖的水陸交界處從湖岸至湖心依次按植被樣帶設立了S1、S2、S3、S4、S5 共 5 個樣地，樣地水位高程逐漸降低、濕地土壤質(zhì)地逐漸變得細膩，其地上優(yōu)勢植被依次分別為狗牙根、南荻、苔草、水蓼和竹葉眼子菜（表 2.1）。在每個樣地內(nèi)部每相隔 100 m 設置三個面積 2 m ×2 m，深 100 cm的平行樣方；根據(jù)土壤發(fā)生理論并結(jié)合以往的研究方法，將剖面土壤分為 5 層（A：0-20 cm、B：20-40 cm、C：40-60 cm、D：60-80 cm、E：80-100 cm）,每層土壤采用 5 點混合采樣法，最后共得到 75 個樣品。將采集好的土壤樣品裝
【學位授予單位】：南昌大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S154.3

【參考文獻】

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本文編號：2681149