珍稀植物四合木分布區(qū)特有土壤微生物區(qū)系研究.pdf

1、四合木(Tetraena mongolica Maxim)為蒺藜科的一個單種屬古老殘遺植物物種，其分布范圍極為有限，僅分布于內(nèi)蒙古西鄂爾多斯草原化荒漠區(qū)。強旱生植物，常為建群種。它的存在不僅在植物區(qū)系及系統(tǒng)演化上具重要地位，在生態(tài)環(huán)境保護上也具有很大價值。近年來，由于各種因素干擾，其分布范圍逐漸縮小并破碎化，被列為國家二級保護植物，對四合木物種保護的研究已引起生物學工作者的廣泛關(guān)注。 迄今為止，針對四合木的研究工作主要從分布區(qū)的

2、自然地理與氣候、生物學特性、生理生態(tài)適應(yīng)性、傳粉昆蟲和景觀破碎化過程到群落、種群、個體、細胞和遺傳結(jié)構(gòu)等不同層次展開，并取得積極成果；但缺乏對該地區(qū)特定生境條件的系統(tǒng)分析，特別是西鄂爾多斯地區(qū)特殊的地理環(huán)境(地下煤炭、礦藏儲量極為豐富)。本研究主要從四合木狹域性分布的這一特殊地理環(huán)境出發(fā)，通過探討“四合木分布區(qū)的土壤及四合木根際微域中的土壤微生物區(qū)系是否具有特殊性?地下獨特的煤炭礦藏是否與該地區(qū)的土壤元素含量、土壤微生物種類及其活性之間

3、具有一定的內(nèi)在聯(lián)系?”等問題，進一步了解四合木分布區(qū)在土壤理化環(huán)境、土壤微生物區(qū)系成分、群落結(jié)構(gòu)及多樣性、數(shù)量動態(tài)變化等方面的特點，從而為珍稀植物四合木的生境適宜性及異地引種保護研究提供更為詳實的理論依據(jù)，結(jié)果如下： 1．在四合木分布區(qū)，有煤樣地和無煤樣地在有機質(zhì)和pH值上具有差異性：有煤樣地(A)的有機質(zhì)含量高于無煤樣地(B)，而無煤樣地(B)的pH值高于有煤樣地(A)。有煤樣地和無煤樣地在土壤營養(yǎng)元素的全量及有效量上表現(xiàn)出明

4、顯的差異性，有煤有四合木樣地(A)的全量氮磷鉀含量均高于無煤有四合木樣地(B)的全量氮磷鉀含量。研究區(qū)有煤樣地和無煤樣地土壤中的全量微量元素含量以及有效量分配方面具有一定的差異。有煤樣地(A)土壤中的Cu、Fe、Mn、Zn、B的全量均高于無煤樣地(B)的含量，六種微量元素(Cu、Fe、Mn、Zn、B、Mo)的有效量在有煤樣地(A)土壤中均高于無煤樣地(B)土壤中的含量。 2．研究區(qū)土壤微生物區(qū)系中，各大菌群的組成比例由大到小依次

5、為：細菌>放線菌>厭氧菌>真菌。細菌和放線菌在研究區(qū)菌群中占主導地位。土壤微生物區(qū)系中放線菌群占有較大比例，體現(xiàn)出該研究區(qū)土壤貧瘠、土壤條件差的荒漠性特點。四合木根際微生物活動在四合木生長發(fā)育期中表現(xiàn)出明顯的規(guī)律性，在營養(yǎng)期-花期-果期表現(xiàn)為：低-高-低，說明在四合木開花期，其根部環(huán)境的微生物活動非?；钴S。四合木具有明顯的根際效應(yīng)，而且在生長期中表現(xiàn)出一致規(guī)律性：營養(yǎng)期-花期-果期表現(xiàn)出高-低-高的規(guī)律性。有煤樣地和無煤樣地在微生物數(shù)量

6、和根際效應(yīng)方面具有差異性：有煤有四合木樣地(A)的微生物數(shù)量均高于無煤有四合木樣地(B)，無煤有四合木樣地(B)的根際效應(yīng)比有煤有四合木樣地(A)的根際效應(yīng)更明顯，(R/S)<,B>>(R/S)<,A>。 3．土壤細菌、真菌和厭氧菌與土壤中植物生長所需的六種微量元素間存在著一定的相關(guān)關(guān)系。土壤細菌與土壤全銅含量極顯著相關(guān)(97.1％)，與土壤銅(91.3％)、錳(87.7％)有效含量顯著相關(guān)。土壤中的厭氧菌與全鐵含量間極顯著相

7、關(guān)，與全錳含量間顯著性相關(guān)。由此推測，土壤細菌(好氣性細菌和厭氧菌)可能在土壤礦質(zhì)元素鐵、銅和錳的分解及植物有效性利用方面發(fā)揮著積極的作用。 4．本研究在前人方法的基礎(chǔ)上摸索出了一種快捷、高效的適合于研究區(qū)土壤微生物DNA提取的方法，并與已有的成熟方法作了比較，得出SDS高鹽提取法更適合于西鄂爾多斯荒漠區(qū)的土壤微生物DNA的提取。該方法所得土壤微生物總DNA的產(chǎn)量多而且純度較好，可直接用于16S rDNA目標片段的擴增：該方法設(shè)

8、備要求低，完成時間短。因而，為今后從事西鄂爾多斯地區(qū)土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)、微生物的多樣性和功能微生物的代謝途徑等方面的研究提供了可行性方法。 5．本文運用PCR-DGGE技術(shù)對研究區(qū)土壤細菌多樣性進行了研究。四合木分布區(qū)土壤細菌遺傳多樣性在有煤樣地(A)和無煤樣地(B)間具有差異性。在系統(tǒng)進化上，同一類型樣地中的細菌同源性高，細菌系統(tǒng)發(fā)育具有相似性；而在不同類型樣地(有煤樣地、無煤樣地)間具有差異性。本研究發(fā)現(xiàn)的土壤優(yōu)勢菌群和特

9、殊菌群與該地區(qū)特有的土壤地理環(huán)境之間有著密切的關(guān)系。 6．四合木分布區(qū)土壤微生物量存在著年際變化。土壤微生物量的動態(tài)變化表現(xiàn)為：在四合木生長發(fā)育過程中，營養(yǎng)期-花期-果期表現(xiàn)為，低-高-低的變化規(guī)律。從而說明四合木開花期土壤微生物活躍，土壤微生物C庫很大。 7．土壤酶活性在有煤樣地和無煤樣地間差異性不顯著，但其在四合木生長季中的動態(tài)變化表現(xiàn)為7月份(花期)的酶活性最高，高于營養(yǎng)期和果期。脲酶與土壤微生物量顯著性正相關(guān)，與