峰峰矿区三种植物根围土壤微生物群落结构及功能多样性研究

发布时间：2020-05-28 08:41

【摘要】：随着我国经济的快速发展,对矿产资源消耗量与日俱增,也对矿区周边生态环境造成了严重破坏。矿产资源开采利用过程中,大量重金属元素外泄,通过地表径流作用进入周边区域,导致矿区周围土壤不同程度的重金属污染。由于重金属污染具有长期性、不可逆性和累积性,所以由重金属引发的环境问题受到广泛关注。而土壤微生物作为植物—土壤生态系统的重要组成部分,其群落活性与土壤健康状况关系密切,群落活动对植物生长发育具有重要促进作用,是生物修复的基础,对土壤微环境也存在监测功能,在整个生态系统的结构优化与功能塑造方面占有重要地位。研究重金属污染矿区微生物的结构和功能特征,可以阐明微生物的生态功能,对污染区生境恢复和植物保护具有重要意义。本文选择河北峰峰矿区作为研究样地,采集冬青(Ilex chinensis)、构树(Broussonetia papyrifera)、小檗(Berberis kawakamii)3种常见绿化植被根围土壤,利用磷脂脂肪酸(PLFA)和BIOLOG方法分析土壤微生物群落与功能多样性,结合土壤环境因子,探讨植物与土壤对微生物群落的影响,为重金属污染区域生态环境恢复提供依据。主要试验结果如下:1、峰峰矿区土壤微生物群落结构与功能代谢在植被间差异显著。土壤磷脂脂肪酸含量表现为:小檗构树冬青;不同碳源利用强度表现为:小檗构树≈冬青。小檗土壤环境更适合微生物生存,是矿区恢复的理想植被。2、峰峰矿区土壤微生物群落结构与功能代谢的时空分布存在异质性。2017年土壤微生物群落结构丰富,碳源利用强度大;随着土层加深,土壤中PLFA种类、含量减少,碳源利用率降低,微生物活性表现为:0-20cm土层20-40cm土层。3、峰峰矿区土壤微生物以细菌为优势种,其群落结构表现为:细菌放线菌真菌厌氧菌原生生物。从土壤中检测到72种磷脂脂肪酸,其中15:0 anteiso是显著影响冬青土壤微生物的PLFA;15:0 iso、16:0 10-methyl是显著影响构树土壤微生物的PLFA;16:0 iso、16:1ω7c和18:1ω7c是显著影响小檗土壤微生物的PLFA。4、峰峰矿区土壤微生物主要利用碳源类型为碳水化合物和氨基酸类,对酚酸类和胺类利用最少。其中,冬青土壤微生物主要利用碳源为:D-半乳糖酸γ-内酯、α-环式糊精、2-羟基苯甲酸、L-天门冬酰胺、L-苯丙氨酸和L-苏氨酸;构树土壤微生物主要利用碳源为:β-甲基-D-葡萄糖苷、D-木糖/戊醛糖、i-赤藓糖醇和1-磷酸葡萄糖;小檗土壤微生物主要利用碳源为:D-半乳糖酸γ-内酯、肝糖、衣康酸、4-羟基苯甲酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸和甘氨酰-L-谷氨酸。5、峰峰矿区土壤重金属含量较高,其中Cd元素含量显著高于国家三级土壤标准,其余重金属元素含量均符合国家环境质量标准。通过PCA分析发现,pH、有机碳、全磷和土壤酶活是峰峰矿区主要影响因子,可以反映矿区土壤营养状况。6、有机碳、土壤酶活与细菌群落显著正相关,氨氮与全部土壤微生物群落显著负相关;pH、磷酸酶与碳水化合物显著正相关,有机碳、脲酶与大部分碳源显著正相关。有机碳和土壤酶活是影响矿区土壤微生物群落的关键因素。7、峰峰矿区土壤微生物群落结构与功能存在相关性。细菌、真菌群落与碳水化合物、多聚物类碳源显著正相关,革兰氏阳性菌与羧酸、胺类碳源显著正相关。
【图文】：

土壤样品,根围土壤,小写字母,大写字母

8图 2-1 2017 年不同植物间根围土壤因子Fig. 2-1 Soil factors in rhizosphere of different plants in 2017注：不同大写字母表示 0-20cm 土壤样品间差异显著（P<0.05）；不同小写字母表示 20-40cm 土壤样品间差异显著（P<0.05）；*表示两土层间差异显著（P<0.05）。

土壤样品,根围土壤,小写字母,大写字母

10图 2-2 2018 年不同植物间根围土壤因子Fig. 2-2 Soil factors in rhizosphere of different plants in 2018注：不同大写字母表示 0-20cm 土壤样品间差异显著（P<0.05）；不同小写字母表示 20-40cm 土壤样品间差异显著（P<0.05）；*表示两土层间差异显著（P<0.05）。
【学位授予单位】：河北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154.3

【相似文献】