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      桂林會(huì)仙喀斯特濕地蘆葦群落土壤微生物數(shù)量動(dòng)態(tài)分析

      2017-05-30 10:48:04周龍武黃玉清王新桂徐廣平孫英杰張德楠姚月鋒曾丹娟
      廣西植物 2017年6期
      關(guān)鍵詞:放線菌真菌細(xì)菌

      周龍武 黃玉清 王新桂 徐廣平 孫英杰 張德楠 姚月鋒 曾丹娟

      摘要: 以廣西桂林會(huì)仙喀斯特濕地典型蘆葦植物群落為研究對(duì)象,于春、夏、秋、冬四個(gè)季節(jié)分別采集0~10 cm,10~20 cm和20~30 cm不同層次的土壤樣品,分析根際微生物與非根際微生物的數(shù)量特征及季節(jié)動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn),探討微生物數(shù)量對(duì)水熱季節(jié)變化的響應(yīng)規(guī)律。結(jié)果表明:不同季節(jié)的根際微生物與非根際微生物組成,均以細(xì)菌占絕對(duì)優(yōu)勢(shì);微生物數(shù)量分布大小順序?yàn)榧?xì)菌>放線菌>真菌,細(xì)菌最高比例為96.62%,放線菌最高比例為35.38%,真菌的比例較低,最高僅為0.30%。細(xì)菌,真菌和放線菌的垂直變化明顯,均隨著土層的增加而呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)。不同土壤層次根際微生物與非根際微生物的季節(jié)變化一致,細(xì)菌數(shù)量表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季,真菌數(shù)量表現(xiàn)為秋季>夏季>春季>冬季,放線菌數(shù)量表現(xiàn)為秋季>春季>夏季>冬季;細(xì)菌、放線菌、真菌的最大值分別為2.70×107 、1.92×106 、3.35×104 cfu·g1,土壤微生物數(shù)量與土壤有機(jī)碳、全氮、全磷、全鉀、速效氮、速效磷、速效鉀等呈顯著正相關(guān)。蘆葦植物群落根際土壤微生物呈現(xiàn)出一定的根際效應(yīng),并與微生物數(shù)量、土壤深度、月平均降雨量和月平均氣溫變化等有關(guān),而在冬季的根際效應(yīng)則表現(xiàn)不顯著。土壤養(yǎng)分含量是調(diào)節(jié)會(huì)仙喀斯特濕地土壤微生物數(shù)量變化的一個(gè)主要因素。

      關(guān)鍵詞: 喀斯特濕地, 細(xì)菌, 真菌, 放線菌, 根際效應(yīng)

      中圖分類號(hào): Q938.1

      文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

      文章編號(hào): 10003142(2017)06068510

      Abstract: Reed is one of the typical dominant plant communities in Huixian Karst Wetland. In order to investigate the dynamic distribution characteristics of soil microbes of reed plant community in Huixian Karst Wetland and to explore the response mechanism of soil microorganism on water and thermal seasonal change, different levels of soil samples (0-10, 10-20 and 20-30 cm) were collected, and the composition and distribution of bacteria, fungi and actinomycetes between rhizosphere and nonrhizosphere were studied during spring, summer, autumn and winter in reed vegetation, respectively. The results showed that the quantities of rhizosphere and nonrhizosphere microorganism were different at different seasons. Among all microbes, bacteria were the most numerous followed by actinomyces, with fungi the least numerous. The highest proportion of bacteria was 96.62%, actinomycetes was 35.38%, and fungi was very small. The soil vertical change of bacteria, fungi and actinomycetes were obviously. The microbial quantity decreased with the increasing of soil depth on the whole. The seasonal change of different soil levels of rhizosphere microorganism and nonrhizosphere microorganism were consistent in our study plot. The results indicated that the bacteria quantity in the same soil layer followed the way of summer > autumn > spring > winter, but the fungi quantity showed autumn > summer > spring > winter, the actinomycetes quantity was in an order of autumn > spring > summer > winter. Meanwhile, the maximum values of bacteria, actinomycetes and fungi were 2.70×107, 1.92×106 and 3.35×104 cfu·g1 relatively. Microorganism in the soil of reed plant community had obvious rhizosphere effect to some extent. The microorganism and soil organic carbon, total nitrogen, total phosphorus, total potassium, available nitrogen, available phosphorus and available potassium had a significant positive correlation. The rhizosphere effect of microorganism associated with microbial type, soil depth, monthly average rainfall and temperature channges, and it was nonsignificantly in winter as a whole. It had significant seasonal variations as well. The content of soil nutrition may be a major factor for the change of soil microbial quantity in Huixian Karst Wetland. Meanwhile, the dynamic changes of the number of soil microorganism may reveal the environmental effects of wetlands. The scientific data for the wetland sustainable management policy would be suggested for Huixian Karst Wetland.

      Key words: karst wetland, bacteria, fungi, actinomyces, rhizosphere effect

      濕地被譽(yù)為“地球之腎”,因其具有巨大的環(huán)境功能和效益而被世界各國(guó)廣泛關(guān)注(雷昆和張明祥,2005)。蘆葦(Phragmites australis) 作為濕地環(huán)境的重要組成部分,具有凈化水體、吸收溫室氣體和維持濕地生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性等獨(dú)特功能(Engloner,2009)。土壤微生物是濕地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成組分,不僅參與濕地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng),還對(duì)生物間的相互作用等過(guò)程都有影響(劉銀銀等,2013),并與土壤的結(jié)構(gòu)、通氣性、水分狀況、養(yǎng)分狀況等有密切的關(guān)系,濕地土壤微生物的數(shù)量動(dòng)態(tài)變化與環(huán)境相關(guān),而一般植物根際土壤微生物尤為豐富。

      前人對(duì)濕地蘆葦植物根際微生物與非根際微生物的研究已有相關(guān)報(bào)道,段俊英等(1985)研究了不同生態(tài)條件下蘆葦根際微生物及其生物學(xué)活性,發(fā)現(xiàn)無(wú)論是干旱型蘆葦田、季節(jié)性積水蘆葦田還是長(zhǎng)期性積水蘆葦田,都是根際細(xì)菌的數(shù)量多于非根際細(xì)菌,而干旱型蘆葦田的細(xì)菌數(shù)量是三種田型最多的。丁浩等(2007)研究上海夢(mèng)清園濕地蘆葦根際微生物特性,發(fā)現(xiàn)根際細(xì)菌、真菌和放線菌的數(shù)量均比非根際多。武琳慧等(2014)研究?jī)?nèi)蒙古烏梁素海濕地過(guò)渡帶土壤微生物類群數(shù)量與分布,發(fā)現(xiàn)不同群落下土壤微生物數(shù)量和分布明顯不同,而且優(yōu)勢(shì)類群明顯。張曉紅等(2015)研究新疆艾比湖濕地蘆葦植物根際放線菌在春、夏、秋三季的多樣性及其環(huán)境響應(yīng),發(fā)現(xiàn)不同植物根際、不同季節(jié)的放線菌多樣性存在明顯差異。由于土壤類型及理化性質(zhì)的差異,不同微生物數(shù)量的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化,在不同生態(tài)系統(tǒng)可能會(huì)有不同的表現(xiàn),尤其植物根際效應(yīng)可能會(huì)因環(huán)境水熱變化而存在不同。

      桂林會(huì)仙喀斯特濕地因受各種人為活動(dòng)的影響和破壞,典型濕地優(yōu)勢(shì)植物蘆葦群落數(shù)量減少,呈現(xiàn)出逐漸演替為其它植物群落的趨勢(shì),可能會(huì)進(jìn)一步影響到濕地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)等。目前已有的研究主要集中在濕地分類(馬祖陸等,2009)、遙感監(jiān)測(cè)(蔡德所等,2009)、沉積物元素變化(沈德福等,2010)、水葫蘆入侵(徐廣平等,2012)和土壤養(yǎng)分含量(靳振江等,2014)等方面,而蘆葦植物群落土壤細(xì)菌,真菌和放線菌的季節(jié)變化還缺乏系統(tǒng)研究,土壤微生物數(shù)量對(duì)水熱變化的季節(jié)響應(yīng)如何?是否表現(xiàn)有潛在的微生物根際效應(yīng)?本研究利用稀釋平板計(jì)數(shù)法對(duì)蘆葦群落土壤根際微生物與非根際微生物的季節(jié)變化進(jìn)行比較研究,通過(guò)與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性分析,結(jié)合月平均降雨量和月平均氣溫的變化特點(diǎn),闡明土壤主要三大類型微生物數(shù)量在土壤層次的分布和對(duì)季節(jié)變化的響應(yīng),為中低海拔喀斯特濕地生態(tài)系統(tǒng)功能演替、植被生態(tài)修復(fù)提供一定的科學(xué)依據(jù)。

      1材料與方法

      1.1 研究區(qū)概況

      會(huì)仙巖溶濕地位于桂林市臨桂縣會(huì)仙鎮(zhèn),東至雁山區(qū),西至四塘鄉(xiāng),地理坐標(biāo)為25°01′30″~25°11′15″ N,110°08′15″~110°18′00″ E,海拔150~160 m,總面積約120 km2,是以草本沼澤和湖泊為主的喀斯特濕地,是國(guó)內(nèi)為數(shù)不多的中低海拔大型喀斯特濕地之一(吳應(yīng)科等,2006)。該區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū),年均氣溫 16.5~20.5 ℃,極高溫度達(dá)38.80 ℃,極低溫度為-3.30 ℃,年均降雨量為1 890.4 mm。降雨時(shí)空分布不均,多集中在每年的3-8月,形成了春夏雨多而集中,秋冬少雨干旱的特點(diǎn)。土壤以紅黃壤和紅壤為主,集中分布于洼地、平原和緩坡,山區(qū)土壤層薄甚至基巖裸露(蔡德所和馬祖陸,2008)。濕地植被以挺水植被和沉水植被為主,植物種類較多,且生長(zhǎng)茂盛,蓋度為80%~95%,主要建群種有蘆葦、華克拉莎(Cladium chinense)、五刺金魚藻(Ceratophyllum demersum var. oryzelorum)、石龍尾(Limnphila sessiliflora)等(韋峰,2010)。研究區(qū)采樣期間的月平均氣溫與平均降雨量詳見圖1。

      1.2 研究方法

      在野外詳細(xì)踏查的基礎(chǔ)上,以會(huì)仙喀斯特濕地典型蘆葦植物群落為研究對(duì)象,于春季(2014年3月和4月)、夏季(2014年6月和7月)、秋季(2014年10月和11月)和冬季(2014年12月,2015年1月)每月中下旬采樣一次,選擇三塊約20 m×20 m的地塊采集土壤樣品,按照S型方法在各樣地中選取5個(gè)代表性樣點(diǎn),按0~10 cm(表層),10~20 cm(中層)和20~30 cm(下層)3個(gè)層次用土壤取樣器分層取土,同層土壤混勻?yàn)?個(gè)土樣。采用抖根法采集植物的根際土壤(Veneklaas et al,2003),將植株根系挖出,輕輕抖落大塊不含根系的土壤作為非根際土(S),然后用刷子收集與根系緊密結(jié)合的土壤作為根際土(R),取根際土盡量減少對(duì)根系的損害,去除混雜于根際土中的根系、石塊等雜物。將每個(gè)樣地采集的土壤樣品,裝在無(wú)菌自封袋中,迅速置于密封冰袋容器中冷藏后帶回實(shí)驗(yàn)室于4 ℃冰箱中保存,然后備2份處理(1份鮮樣,1份風(fēng)干樣)。鮮樣用于土壤微生物數(shù)量指標(biāo)的分析;其余樣品常規(guī)處理,用于土壤理化性質(zhì)的分析。

      土壤微生物數(shù)量的測(cè)定按照《土壤微生物分析方法手冊(cè)》(許光輝和鄭洪元,1986)進(jìn)行,通過(guò)稀釋平板計(jì)數(shù)法進(jìn)行細(xì)菌、放線菌、真菌數(shù)量的測(cè)定,培養(yǎng)基分別為牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基,改良高氏1號(hào)(苯酚500 mg·L1)培養(yǎng)基,馬?。∕artin)孟加拉紅~鏈霉素(鏈霉素30 mg·L1)培養(yǎng)基。結(jié)果計(jì)算方法以每克樣品的菌數(shù)=同一稀釋度幾次重復(fù)的菌落平均數(shù)×稀釋倍數(shù)。土壤含水量測(cè)定采用烘干法進(jìn)行測(cè)定;pH 值用酸度計(jì)測(cè)定(水土質(zhì)量比為2.5∶1);土壤有機(jī)碳(SOC)用總有機(jī)碳TOC儀測(cè)定(島津5000A,日本);全氮(TN)用Vario ELIII元素分析儀測(cè)定(德國(guó));全磷(TP)用濃硫酸-高氯酸消煮,鉬銻抗比色法(Agilent 8453紫外-可見分光光度計(jì),美國(guó));全鉀(TK)用硫酸-高氯酸消煮,火焰光度法;速效氮(AN)用堿解擴(kuò)散法;速效磷(AP)用碳酸氫鈉浸提,鉬銻抗比色法;速效鉀(AK)用火焰光度法(鮑士旦,2000)。

      1.3 數(shù)據(jù)分析

      數(shù)據(jù)處理及圖表繪制運(yùn)用Excel 2007軟件,描述性統(tǒng)計(jì)分析運(yùn)用SPSS 19.0軟件,多重比較采用單因子(Oneway ANOVA)進(jìn)行方差分析,兩兩比較采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)進(jìn)行分析,相關(guān)性分析采用雙變量相關(guān)分析(顯著性水平設(shè)定為P<0.05,極顯著水平設(shè)定為P<0.01)。

      2結(jié)果與分析

      2.1 不同層次土壤理化性質(zhì)的變化

      從表1看出,蘆葦群落土壤不同層次的土壤有

      機(jī)碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)等指標(biāo)表現(xiàn)了一定的差異性,土壤pH隨著土壤深度的增加而增加,但差異不顯著;而土壤含水量、有機(jī)碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全鉀(TK)、速效氮(AN)、速效磷(AP)、速效鉀(AK)等指標(biāo)都隨著土壤深度增加而減小,各土層之間的差異均達(dá)到顯著性水平。

      2.2 土壤微生物總數(shù)變化

      從圖2可以看出,根際微生物與非根際微生物的層次分布及季節(jié)變化趨勢(shì)基本一致,微生物組成均是細(xì)菌占主導(dǎo)地位,其次為放線菌,最后為真菌,各個(gè)土層、各個(gè)季節(jié)真菌的比例都比較低。根際細(xì)菌在冬季土壤20~30 cm比例最低(74.5%),夏季土壤20~30 cm最高(96.62%),而根際真菌在夏季土壤20~30 cm最低(0.04%),冬季土壤0~10 cm最高(0.28%),根際放線菌在夏季土壤20~30 cm最低(3.33%),冬季土壤20~30 cm最高(25.28%);非根際細(xì)菌在冬季土壤20~30 cm最低(64.32%),夏季土壤0~10 cm最高(96.23%),非根際真菌在夏季土壤0~10 cm最低(0.06%),冬季土壤0~10 cm和20~30 cm土壤最高(0.30%),非根際放線菌在夏季土壤0~10 cm最低(3.71%),冬季土壤20~30 cm最高(35.38%)。根際微生物與非根際微生物的季節(jié)變化有所差異,在不同層次之間的大小趨勢(shì)也不完全一致。

      2.3土壤細(xì)菌的季節(jié)變化

      從圖3可以看出,不同季節(jié)的根際細(xì)菌與非根際細(xì)菌的層次變化趨勢(shì)類似,均表現(xiàn)為表層>中層>下層;不同深度土壤的根際細(xì)菌與非根際細(xì)菌的季節(jié)動(dòng)態(tài)變化特點(diǎn)一致,均表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季。根際細(xì)菌的最大值為2.70×107 cfu·g1(6月表層),最小值為9.33×105 cfu·g1(12月深層),非根際細(xì)菌的最大值為2.10×107 cfu·g1(6月表層),最小值為6.0×105 cfu·g1(12月深層)。表層土壤,細(xì)菌在3月、4月和9月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在6月、7月和10月根際效應(yīng)極顯著(P<0.01,P<0.001),在1月和12月根際效應(yīng)不顯著;中層土壤,細(xì)菌在6月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在7月、9月和10月根際效應(yīng)極顯著(P<0.01),在1月和12月根際效應(yīng)不顯著;下層土壤,細(xì)菌在9月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在6月根際效應(yīng)極顯著(P<0.001),在其他月份根際效應(yīng)不顯著。

      2.4 土壤真菌的季節(jié)變化

      從圖4可以看出,根際真菌的最大值為3.35×104 cfu·g1(10月表層),最小值為1.93×103 cfu·g1(1月下層),非根際真菌的最大值為2.38×104 cfu·g1(10月表層),最小值為1.67×103 cfu·g1(1月下層)。隨土壤深度增加,不同季節(jié)的根際真菌與非根際真菌均逐漸減??;不同深度土壤的根際真菌與非根際真菌的季節(jié)動(dòng)態(tài)均表現(xiàn)為秋季>夏季>春季>冬季。表層土壤,真菌在1月和12月根際效應(yīng)不顯著,在3月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在其他月份根際效應(yīng)極顯著(P<0.01,P<0.001);中層土壤,真菌在6月和7月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在4月根際效應(yīng)極顯著(P<0.01),在其他月份根際效應(yīng)不顯著;下層土壤,真菌僅在10月根際效應(yīng)顯著(P<0.05)。

      2.5 土壤放線菌的季節(jié)變化

      從圖5可以看出,與細(xì)菌,真菌相一致,隨土壤深度增加,不同季節(jié)的根際放線菌與非根際放線菌均表現(xiàn)為表層>中層>下層;不同深度土壤的根際放線菌與非根際放線菌的季節(jié)特點(diǎn)也趨同,均表現(xiàn)為秋季>春季>夏季>冬季。根際放線菌的最大值為1.92×106 cfu·g1(9月表層),最小值為2.13×105 cfu·g1(1月下層);非根際放線菌的最大值為1.33×106 cfu·g1(10月表層),最小值為2.00×105 cfu·g1(6月下層)。表層土壤,放線菌在1月根際效應(yīng)不顯著,在6月和7月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在其他月份根際效應(yīng)極顯著(P<0.01,P<0.001);中層土壤,放線菌在1月、6月和12月根際效應(yīng)不顯著,在4月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在其他月份根際效應(yīng)極顯著(P<0.01);下層土壤,放線菌在6月和7月根際效應(yīng)顯著(P<0.05),在9月和10月根際效應(yīng)極顯著(P<0.01,P<0.001),在其他月份根際效應(yīng)不顯著。

      2.6 土壤微生物與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性

      土壤微生物數(shù)量與土壤理化性質(zhì)表現(xiàn)出不同程度的相關(guān)性(表2)。除與pH值負(fù)相關(guān)之外,差異不顯著(P>0.05),微生物數(shù)量與土壤其它元素含量均呈顯著正相關(guān)(P<0.01),相關(guān)系數(shù)為0.817~0.983,均達(dá)到極顯著性水平。說(shuō)明土壤養(yǎng)分含量是調(diào)節(jié)濕地生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物數(shù)量變化的一個(gè)因素。會(huì)仙濕地土壤層次0~30 cm的pH差異不顯著,這可能引起微生物數(shù)量與pH也沒(méi)有相關(guān)性。

      3討論與結(jié)論

      本研究結(jié)果表明,會(huì)仙濕地蘆葦植物群落土壤根際微生物和非根際微生物隨著土層的增加而減少,這與蘇芳莉等(2012)的研究結(jié)果一致,其河口蘆葦濕地土壤微生物數(shù)量變化表現(xiàn)為在蘆葦拔節(jié)期高,細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量均為0~20 cm > 20~40 cm > 40~60 cm,而趙先麗等(2008)的研究表明,盤錦蘆葦濕地微生物數(shù)量表現(xiàn)為10~20 cm > 0~10 cm > 20~30 cm,這說(shuō)明不同類型濕地,微生物隨土壤深度的分布變化并不完全一致,這可能與不同濕地土壤性質(zhì)差異有關(guān)。與其他研究比較,本研究中會(huì)仙喀斯特濕地土壤真菌的數(shù)量還不是很低,反映了土壤真菌對(duì)土壤水分和氧氣含量較敏感的特性,這主要是因?yàn)闀?huì)仙喀斯特濕地蘆葦群落常年處于非淹水狀態(tài),水分含量不是很飽和,土壤的通氣性較好。土壤理化性質(zhì)是土壤肥力的重要指標(biāo),而土壤能夠?yàn)槲⑸锾峁┥璧乃荚矗春蜕L(zhǎng)因子等,會(huì)仙濕地的土壤養(yǎng)分隨著土層的增加而減少,而其他濕地土壤養(yǎng)分并不一定全部是表層的最高,這也反映了土壤微生物在不同濕地土壤中分布的不均一性。由于土壤微生物對(duì)生態(tài)環(huán)境變化比較敏感, 因此土壤主要三大類型微生物的數(shù)量動(dòng)態(tài)變化也可以作為表征喀斯特濕地土壤質(zhì)量變化的指標(biāo)之一。

      本研究中,會(huì)仙濕地月平均氣溫與平均降雨量季節(jié)特點(diǎn)明顯,夏季的氣溫與降雨量均為最高,冬季的氣溫與降雨量均為最低,春季的降雨量比秋季多,但是氣溫比秋季低。月均降雨量6月份最高,12月份最低;月均氣溫7月份最高,1月份最低。該研究顯示,會(huì)仙濕地蘆葦植物群落土壤根際微生物與非根際微生物的季節(jié)響應(yīng)趨勢(shì)一致,季節(jié)水熱變化對(duì)土壤微生物的動(dòng)態(tài)有重要影響,但不同微生物數(shù)量各自趨勢(shì)并不一致,細(xì)菌表現(xiàn)為夏季>秋季>春季>冬季,真菌表現(xiàn)為秋季>夏季>春季>冬季,放線菌則表現(xiàn)為秋季>春季>夏季>冬季。冬季溫度過(guò)低,微生物生長(zhǎng)代謝受抑制,所以土壤主要三大類型微生物在冬季的數(shù)量最少;夏季的溫度是細(xì)菌的最適生長(zhǎng)溫度,所以細(xì)菌在夏季的數(shù)量最多,其次為秋季,再到春季;秋季的溫度適宜真菌與放線菌生長(zhǎng),所以真菌與放線菌在秋季的數(shù)量比其他季節(jié)多;夏季比春季降雨多,降雨量可以影響土壤含水量(Conant et al, 2004),真菌隨著土壤含水量的增加而增加,放線菌與土壤含水量關(guān)系不大(胡容平等,2010),所以真菌在夏季比在春季多,放線菌在春季比在夏季多。本研究會(huì)仙喀斯特濕地從4 月上旬氣溫逐漸升高,微生物開始生長(zhǎng)繁殖,夏季水熱條件較適宜, 是植物生長(zhǎng)旺盛的季節(jié),微生物數(shù)量迅速增加,進(jìn)入冬季后開始有所下降,這反映出典型蘆葦植物群落土壤微生物的生長(zhǎng)狀況與季節(jié)密切相關(guān),即季節(jié)變化對(duì)會(huì)仙喀斯特濕地土壤微生物數(shù)量的動(dòng)態(tài)變化有重要影響。

      在自然環(huán)境中,不同植物根系周圍微生物的種類和數(shù)量存在差別,其原因是不同植物的根系周圍有著自身特有的分泌物和其他的有機(jī)物質(zhì)(Miethling et al,2000)。雷旭等(2015)對(duì)美人蕉、梭魚草和再力花 3 種植物根際的微生物數(shù)量研究表明,植物種類能影響根際微生物的種類和數(shù)量分布,每個(gè)種類的植物都存在一些種屬相同但是數(shù)量不同的菌屬,這些菌屬對(duì)環(huán)境條件變化的適用能力較強(qiáng),因此在濕地系統(tǒng)根系周圍一直穩(wěn)定的存在。我們對(duì)會(huì)仙濕地典型蘆葦植物根際與非根際微生物的分布研究發(fā)現(xiàn),無(wú)論是根際土壤還是非根際土壤,微生物數(shù)量分布均為細(xì)菌>放線菌>真菌,這與丁浩等(2007)在上海市夢(mèng)清園濕地蘆葦植物根際與非根際微生物的研究結(jié)果一致,而項(xiàng)學(xué)敏等(2004)對(duì)大連市金州區(qū)的天然濕地蘆葦植物根際與非根際微生物的特性研究得到的結(jié)果為細(xì)菌>真菌>放線菌,說(shuō)明相同的植物在不同區(qū)域的濕地,微生物的分布也是不一致的,這與土壤理化性質(zhì),氣象環(huán)境因子等都有關(guān)。本研究結(jié)果中,由于細(xì)菌占微生物總數(shù)的絕大多數(shù),會(huì)仙濕地蘆葦群落土壤微生物總數(shù)的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律與細(xì)菌數(shù)量變化相一致,環(huán)境中物質(zhì)的分解和轉(zhuǎn)化主要依靠細(xì)菌完成。一般細(xì)菌和放線菌適宜在中性偏堿性環(huán)境中生長(zhǎng),大多數(shù)真菌則適宜在中性偏酸的環(huán)境中生存(陳為峰和史衍璽,2010),而本研究會(huì)仙喀斯特濕地我們?nèi)狱c(diǎn)的土壤呈偏堿性,這可能也是真菌數(shù)量相對(duì)于細(xì)菌和放線菌數(shù)量較少的一個(gè)原因。土壤層次(0~30 cm)的pH差異不顯著,并且pH與微生物數(shù)量呈負(fù)相關(guān)(差異不顯著,P>0.05),這與前人報(bào)道相類似(高庭艷等,2008),但是否與會(huì)仙喀斯特濕地土壤pH的大小范圍有關(guān),還有待進(jìn)一步深入探討。

      丁浩等(2007)的結(jié)果表明,根際微生物的數(shù)量均比非根際多,這與本研究結(jié)果不盡相同,我們發(fā)現(xiàn),微生物的根際效應(yīng)與微生物不同數(shù)量、土壤深度及氣溫和降雨量等都有關(guān),會(huì)仙濕地蘆葦植物根際微生物呈現(xiàn)出根際效應(yīng),但不同微生物在不同土層、不同季節(jié)和不同月份的表現(xiàn)規(guī)律不完全一致。0~10 cm層土壤,細(xì)菌、真菌、放線菌都是在冬季(12月和1月)基本沒(méi)有表現(xiàn)出根際效應(yīng);10~20 cm層土壤,細(xì)菌在夏季(6月和7月)和秋季(9月和10月)根際效應(yīng)顯著,真菌在春季(4月)和夏季(6月和7月)根際效應(yīng)顯著,放線菌在春季(4月)、夏季(6月和7月)和秋季(9月和10月)根際效應(yīng)顯著;20~30 cm層土壤,細(xì)菌在夏季(6月)和秋季(9月)根際效應(yīng)顯著,真菌僅在秋季(10月)根際效應(yīng)顯著,放線菌夏季(6月和7月)和秋季(9月和10月)根際效應(yīng)顯著。這間接反映了在中低海拔的喀斯特濕地,土壤微生物數(shù)量對(duì)月平均氣溫和月平均降雨量變化響應(yīng)的季節(jié)性和土層的差異性。表層土壤微生物數(shù)量相對(duì)集中,這是因?yàn)楸韺油寥乐型寥烙袡C(jī)碳含量豐富,土壤結(jié)構(gòu)疏松,給微生物活動(dòng)提供良好的通氣環(huán)境,同時(shí),表層土壤與空氣熱交換相對(duì)較快,其土壤熱量狀況比下層較高,有利于微生物的生長(zhǎng)。

      本研究桂林會(huì)仙喀斯特濕地典型蘆葦植物群落土壤微生物數(shù)量有著不同的季節(jié)變化特點(diǎn),表現(xiàn)出明顯的根際效應(yīng),在表層土壤(0~10 cm)尤為明顯,并且與土壤養(yǎng)分含量、月平均氣溫和月平均降雨量等有關(guān)。相對(duì)而言,雨季(5—10月)比旱季(11月至次年4月)的影響作用更大,土壤養(yǎng)分含量是調(diào)節(jié)會(huì)仙喀斯特濕地土壤微生物數(shù)量變化的一個(gè)主要因素。在桂林會(huì)仙喀斯特國(guó)家濕地公園保護(hù)與工程恢復(fù)中,建議部分區(qū)域需要結(jié)合植被群落、季節(jié)變化、土壤養(yǎng)分以及微生物數(shù)量特點(diǎn)等相關(guān)因素,積極采取植被-微生物聯(lián)合生態(tài)修復(fù)措施,增強(qiáng)蘆葦優(yōu)勢(shì)植物的根際效應(yīng),促進(jìn)植物生長(zhǎng),以達(dá)到生態(tài)功能恢復(fù)和環(huán)境美化的作用。而不同植物群落類型土壤的微生物數(shù)量特征、根際效應(yīng)以及土壤微生物功能多樣性等,傳統(tǒng)方法在土壤微生物群落培養(yǎng)時(shí)受到一定的限制,通過(guò)磷脂脂肪酸分析和核酸分析等分子生物學(xué)方法,還需要進(jìn)一步深入研究。

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