论文部分内容阅读
云南岩溶断陷盆地石漠化综合治理八大类型区之一,石漠化严重制约该地区社会可持续发展,植被恢复是石漠化生态治理的关键举措。在植被恢复和演替过程,土壤微生物起着关键作用。土壤细菌和丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungus,AMF)是重要的土壤微生物类群。土地利用方式会显著改变土壤细菌和AMF群落结构,了解植被演替过程中土壤细菌和AMF群落结构特征,有利于岩溶断陷盆地石漠化治理。尽管已有学者对岩溶地区的土壤细菌和AMF进行了研究。然而,但目前对于岩溶断陷盆地这种特殊生境不同土地利用方式尤其是不同土层深度对土壤细菌和AMF群落结构的影响却鲜有研究。为了研究岩溶断陷盆地不同土地利用方式下不同土层深度土壤细菌和AMF群落结构的分布特征,采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术,对云南泸西县林地、灌丛和草地等3类土地利用方式和不同土层深度的土壤细菌和AMF群落结构进行研究,进而为云南岩溶断陷盆地石漠化治理提供理论依据。研究结果表明:(1)不同的土地利用方式和土层深度对土壤理化性质均有显著影响。在A层(0-10 cm),草地总磷(total phosphorus,TP)、速效钾(available potassium,AK)、交换性镁(exchangeable magnesium,E-Mg)、电导率(electrical conductivity,EC)和土壤温度(temperature,T)显著高于林地和灌丛,林地总氮(total nitrogen,TN)和有机碳(soil organic carbon,SOC)含量显著高于灌丛和草地;在B层(10-20 cm),林地的SOC显著高于灌丛和草地,草地的AK和EC显著高于林地和灌丛,3类土地利用方式的TP、TN、pH、含水率(Moisture)和交换性钙(exchangeable calcium,E-Ca)无显著差异。除了林地部分土壤理化性质外,其他土壤理化性质均随着土壤深度的增加而减少。(2)3类土地利用方式的18个土壤样品产生2 882个OTU,共鉴定出2 699个细菌OTU。A层和B层的细菌OTU数分别为2 373和2 454。草地的细菌α多样性高于林地和灌丛,3种土地利用方式的细菌α多样性均随着土层深度的增加而减小,与土壤理化性质变化趋势一致。由PCoA分析可知,不同的土地利用方式和土层深度的细菌群落结构有一定差异。其中,Proteobacteria(变形菌门)、Verrucomicrobia(疣微菌门)和Acidobacteria(酸杆菌门)为主要的优势菌门,在A层,这3种优势菌门在3类土地利用方式所占的总比例分别为林地(79.56%)、灌丛(79.42%)和草地(58.77%);在B层,3种优势菌门在不同土地利用方式所占的总比例分别为林地(78.06%)、灌丛(66.51%)和草地(55.37%)。在不同的土地利用方式和土层深度所占的比例有所差异,Proteobacteria在3类土地利用方式所占比例差异不显著,Verrucomicrobia在草地所占的比例显著小于林地和灌丛,Acidobacteria在草地所占的比例显著高于林地和灌丛。EC、E-Mg、SOC、AK、T和TN是影响A层细菌群落结构的最重要的土壤理化因子,T、AK、TN和SOC是B层细菌群落结构主要影响因子。土地利用方式对表层土壤的细菌群落结构产生显著影响,土地利用方式对细菌群落结构的影响随土壤深度的增加而减小。表层土壤的养分含量高于深层,更适合细菌的生存和繁殖。(3)18个土壤样品产生1 442个OTU,其中,有1 146个为AMF-OTU,共鉴定出AMF的3个纲、4个目、9个科和14个属。A层和B层的AMF-OTU数分别为1 033和800。土地利用方式会导致土壤理化性质的差异,T、AK、EC、TN和SOC是A层AMF群落结构主要影响因子,SOC、T、E-Mg和Moisture是B层AMF群落结构主要影响因子。不同的土地利用方式和土层深度的AMFα多样性有所差异。在A层,除了Simpson指数外,草地α多样性指数均显著高于灌丛和林地,而林地和灌丛的α多样性指数差异不显著;在B层,3类土地利用方式的AMFα多样性指数均无显著性差异;AMF的α多样性随着土层深度的增加而减小,与土壤理化性质的变化趋势一致。在不同的土地利用方式和土层深度中,Glomerales(球囊霉目)和Paraglomerales(类球囊霉目)均为优势目,Glomus(球囊霉属)、Paraglomus(类球囊霉属)、Claroideoglomus(近明球囊霉属)、Acaulospora(无梗囊霉属)、Ambispora(双型囊霉属)和Diversispora(多样孢囊霉属)等为A层主要优势属;Glomus、Paraglomus、Claroideoglomus、Acaulospora、Otospora(耳孢囊霉属)和Diversispora等为B层主要优势属。其中,Glomus和Paraglomus在不同的土地利用方式和土层深度具有绝对优势。