水蚀风蚀交错区沙棘林土壤微生物群落特征及土壤质量评价

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为明确水蚀风蚀交错区沙棘林土壤微生物群落结构及土壤质量空间变异性,以期为研究区生物多样性保护、植被恢复与重建、低效林改造等林业生态工程建设提供科学依据与数据支撑,为推进黄河流域生态保护和高质量发展贡献力量。本研究以水蚀风蚀交错区沙棘林为研究对象,通过实地调查取样及室内测定,利用高通量测序法,对研究区沙棘林土壤细菌和真菌群落进行测序,通过生物信息技术分析,明确研究区沙棘林土壤细菌和真菌群落组成及多样性,利用冗余分析法探究土壤和气象因子与细菌和真菌群落的相关性,揭示引起水蚀风蚀交错区沙棘林土壤微生物群落结构变化的关键生态环境因子,利用主成分分析法对预选指标进行降维分组,构建适宜研究区土壤质量评价的最小数据集,并结合线性与非线性土壤质量评价模型计算研究区沙棘林土壤质量指数,探明线性与非线性土壤质量评价模型在本研究区的适用性。主要研究结果如下:(1)不同样地沙棘林土壤理化性质差异显著(P<0.05),王洼子地区沙棘林土壤总孔隙度、毛管持水量、电导率以及有机碳含量最高,长城地区沙棘林土壤速效磷、速效钾、全氮、全磷以及碱解氮含量最高,横山地区沙棘林土壤硝态氮含量最高,神木地区沙棘林土壤铵态氮含量最高。(2)研究区沙棘林土壤样本读取细菌序列分属于38门,114纲,266目,452科,942属,在门分类水平上,各样地土壤细菌主要以放线菌门(Actinobacteria)(44.7%)、变形菌门(Proteobacteria)(23.2%)和酸杆菌门(Acidobacteria)(11.3%)为主,其相对丰富度均>10%,为优势类群。在纲分类水平上,不同样地以嗜热油菌纲(Thermoleophilia)(15.13%)、放线菌纲(Actinobacteria)(14.51%)和α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)(12.06%)为主,其相对丰度均>10%,为优势类群。土壤电导率、速效磷、速效钾、全氮以及气象因子年均温、年均最高温对细菌群落变化影响显著(P<0.01)。(3)研究区沙棘林土壤样本读取真菌序列分属于11门,44纲,102目,242科,448属,在门分类水平上,子囊菌门(Ascomycota)为各样地真菌群落第一优势门。在纲分类水平上,各样地以粪壳菌纲(Sordariomycetes)(22.74%)、被孢菌纲(Mortierellomycetes)(12.62%)和座囊菌纲(Dothideomycetes)(10.77%)为主,其相对丰度均>10%,为优势类群。土壤速效钾、有机碳、碱解氮以及气象因子年均最大风速和年均温度对真菌群落结构变化影响显著(P<0.01)。(4)适用于水蚀风蚀交错区沙棘林土壤质量评价的最小数据集指标为土壤容重、毛管持水量、有机碳和全氮。基于最小数据集的线性土壤质量评价模型能够更敏感的反映研究区土壤质量变化,研究区沙棘林土壤质量介于较差与中等水平,其土壤质量指数由大到小表现为王洼子(0.596)>长城(0.549)>神木(0.371)>榆阳(0.250)>横山(0.249),其中王洼子和长城沙棘林土壤质量差异不显著,榆阳和横山沙棘林土壤质量显著低于其它地区(P<0.05)。
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