大興安嶺南坡植被退化對土壤微生物群落多樣性的影響.pdf

1、植被退化是我國北方森林生態(tài)系統(tǒng)面臨的一個廣泛地問題，它嚴重制約了生態(tài)系統(tǒng)保持水源、涵養(yǎng)土地等生態(tài)功能的實現(xiàn)，生物多樣性也因此而受到嚴重的威脅。大興安嶺林區(qū)的山地草原化是森林退化的主要標志，研究山地草原化土壤微生物功能和群落結(jié)構(gòu)變化對于探索植被退化驅(qū)動機制，進而提出山地草原化脆弱生態(tài)系統(tǒng)人工恢復與重建的優(yōu)化模式，并進行試驗示范具有重要意義。為此，本試驗以大興安嶺加格達奇林區(qū)三種山地植被退化類型（蒙古櫟林、灌木叢和草叢植被群落）為研究對象，

2、探討了山地草原化過程土壤養(yǎng)分、酶活、土壤微生物群落功能多樣性和結(jié)構(gòu)分布等方面的變化。主要結(jié)論如下:
　　土壤養(yǎng)分含量變化表明，灌木叢土壤和草叢土壤在含水率、pH、有機碳、堿解氮、有效磷、速效鉀等方面表現(xiàn)出高度相似性。隨著退化的加劇，土壤有機碳、堿解氮、有效磷、速效鉀含量遞減，植被退化引起土壤肥力降低。植被退化程度對土壤酶活性影響明顯不同，脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均表現(xiàn)為蒙古櫟林＞灌木叢＞草叢，即隨著植被退化程度加劇，脲酶、蔗糖酶和

3、磷酸酶活性遞減;過氧化氫酶活性不隨土壤深度和退化程度發(fā)生變化。
　　利用BiologTM技術(shù)對不同退化階段土壤微生物功能多樣性的研究發(fā)現(xiàn)，三種植被退化類型的土壤微生物利用多種碳源的能力存在顯著差異，其中，代表微生物活性的平均顏色變化率(AWCD)在0.25～0.39之間，其大小順序為灌木叢＞蒙古櫟林＞草叢，灌木叢和草叢的AWCD差異達到顯著水平(P＜0.05)。物種多樣性指數(shù)和碳源豐富度指數(shù)的變化規(guī)律與AWCD相似。三種植被退化類

4、型的土壤微生物利用碳源存在較大差異，對氨基酸類碳源的利用表現(xiàn)為蒙古櫟林＞灌木叢＞草叢，而對氨/胺類碳源的利用呈現(xiàn)相反趨勢。說明大興安嶺林區(qū)的植被退化引起了土壤微生物群落功能多樣性的下降，減少了有關(guān)碳源底物利用的微生物數(shù)量及活性、降低了微生物對單一碳源底物的利用能力。
　　為了了解不同植被退化階段根際土壤的細菌群落結(jié)構(gòu)，明確森林植被退化對土壤細菌多樣性的影響，采用454焦磷酸測序技術(shù)對三種植被退化水平下的根際土壤細菌群落多樣性進行分

5、析。結(jié)果表明，三組根際土壤共得到948個OTUs，其中共享的OTUs達到455個。12個細菌類群在三組土壤樣品中均有分布，所占百分比大小順序為:Proteobacteria(變形菌門)＞Acidobacteria(酸桿菌門)＞Plantomycetes(浮霉菌門)＞Firmicutes(厚壁菌門)＞Bacteroidetes(擬桿菌門)＞Nitrospirae(硝化螺菌門)＞Chloroflexi（綠彎菌門）＞Gemmatimonade

6、tes(芽單胞菌門)＞Verrucomicrobia(疣微菌門)＞ Elusimicrobia(迷蹤菌門)＞Chlorobi(綠菌門)＞Armatimonadetes(裝甲菌門)。其中Proteobacteria和Acidobacteria為優(yōu)勢菌群。森林植被退化改變了根際土壤微生物主要類群的分布狀況，三個退化水平下分布差異較大的屬包括Bacillus(芽孢桿菌)、Microvirga(地下微小桿菌)、Gaiella（放線菌）、Acin