附城红树林生态恢复对土壤主要理化性质与细菌群落结构的影响

摘要

本文研究了位于雷州半岛东部的雷州市附城镇滨海红树林植被的恢复对土壤主要理化性质和细菌群落结构的影响,比较了外来种无瓣海桑(Sonneratia apetala)和本土种秋茄(Kandelia candel)植被的恢复效果的差异,结果表明:
　　1、红树林的恢复对不同的土壤理化性质产生或多或少的影响,具体表现为:
　　①光滩2和18年生的无瓣海桑群落土壤质地基本为面砂土,属于砂土类型;而光滩1、两个秋茄林、5年生和11年生无瓣海桑林的土壤质地基本属于壤土类型。
　　②土壤氧化还原电位(Eh)的变化范围为-186～+212 mV,均值为-42 mV,总体来说,表层土壤的Eh值均显著高于中层、底层土壤(p<0.05),红树林内Eh值显著高于光滩（p<0.05),植被的恢复显著提高了土壤 Eh;土壤 pH的变化范围为5.90~7.80,均值为6.86,红树林的植被恢复对土壤产生明显的酸化作用,并且随着红树林恢复时间加长,无瓣海桑林对土壤酸化作用显著的强于秋茄林(p<0.05);土壤盐度的变化范围为6.60~27.5,均值为15.87,红树林的恢复使得土壤产生明显的积盐作用;随着恢复时间的延伸,无瓣海桑林土壤盐度增加缓慢,而秋茄林的积盐作用是一个迅速的过程。
　　③调查的红树林区土壤硫化物(S2-)含量的变化范围为0.01～297.96 mg/kg,均值为36.59 mg/kg,林内土壤硫化物含量显著的高于对照光滩(p<0.05);土壤有机碳含量的变化范围为2.87～16.99 g/kg,均值为6.88 g/kg,林内土壤有机质含量显著的高于对照光滩(p<0.05),长时期的植被恢复增加了土层10~30 cm土壤有机碳含量。
　　④调查的红树林区土壤氨氮(NH4+-N)含量范围为6.75~37.08 mg/kg,均值为17.22 mg/kg;土壤硝氮(NO3--N)含量范围为0.84～37.72 mg/kg,均值为10.01 mg/kg;土壤亚硝氮(NO2--N)含量范围为0.04～0.19 mg/kg,均值为0.09 mg/kg;土壤磷酸盐(PO43--P)含量范围为7.10~12.63 mg/kg,均值为9.07 mg/kg;土壤总氮(TN)含量范围为0.044～0.690％,均值为0.100%;土壤总磷(TP)含量范围为0.011～0.032%,均值为0.018%。恢复红树林内土壤无机氮含量和总氮显著性高于对照光滩(p<0.05),而林内总磷与对照光滩没有显著性的差异(p>0.05)。
　　⑤恢复红树林区土壤石油类含量范围为0.162～1.688 mg/kg,均值为0.500 mg/kg,恢复无瓣海桑林(均值为0.580 mg/kg)和秋茄林(均值为0.712 mg/kg)林内的土壤石油类显著性高于两个对照光滩(均值为0.177 mg/kg)(p<0.05)。
　　2、红树林的恢复增加了土壤细菌和硫酸盐还原菌的细菌丰度,对土壤细菌群落也产生了一定的影响,具体表现为:
　　①本文通过荧光显微技术的方法测定恢复红树林区土壤细菌丰度,变化范围为5.2～32.9×107 ind./g?dw,均值为10.8×107 ind./g?dw。所有站点表现出垂直分布,表层土壤细菌丰度均显著高于中层、底层,中层土壤细菌丰度显著高于底层(p<0.05),林内细菌丰度显著性高于对照光滩(p<0.05)。无瓣海桑恢复林的土壤细菌丰度显著的低于秋茄恢复林(p<0.05)。红树林的生态恢复增加了土壤细菌丰度。
　　②利用实时荧光定量PCR(Real-time PCR)检测了恢复红树林3个属的土壤硫酸盐还原菌的丰度,脱硫叶菌属(Desulfobulbus sp.)丰度均值为6.07×109 copies/g?dw,脱硫杆菌属（Desulfobacter sp.)丰度均值为2.46×1010 copies/g?dw,脱硫弧菌属(Desulfovibrio sp.)丰度均值为8.20×109 copies/g?dw。三个菌属存在一致的规律,硫酸盐还原菌丰度表层(0~10cm)土壤显著高于中层(10~20cm)和底层(20~30cm)土壤,中层土壤显著高于底层土壤(p<0.05)。植被的恢复显著的增加了林内土壤硫酸盐还原菌的丰度(p<0.05)。
　　③11年生和18年生无瓣海桑土壤样品的土壤细菌丰富度和多样性指数显著高于5年生无瓣海桑林和光滩(p<0.05),18年生秋茄林土壤细菌丰富度和多样性指数均低于对照光滩和5年生秋茄林(p<0.05),表明无瓣海桑长时期的植被恢复使得土壤细菌多样性增加,秋茄的植被恢复将导致细菌多样性减少。
　　④在所有测序列中是有9个 OUT’s（operational units)属于变形菌门(Proteobacteria),占所有测序样品总量的62.86%;有2个 OUT’s属于放线菌门(Actinobacteria),占所有测序样品总量的12.93%;有一个 OUT’s属于拟杆菌门（Bacteroidetes),占所有测序样品的6.09%;有一个 OUT’s属于脱铁杆菌门(Deferribacteres),占所有测序样品的10.23%。在本项研究所获得的DGGE条带中,条带4对应的细菌分类单元为不可培养的变形菌(Uncultured gamma proteobacteria),属于附城恢复红树林区土壤中最大优势菌群,但该菌群丰度在18年生的秋茄林降低;两个恢复红树林都降低了带19(Caldithrix)的丰度;秋茄林的恢复增加了带10(Vibrio)对应的细菌丰度;无瓣海桑林的恢复增加了条带20（Sulfurovum)和条带17(Desulfovibrio)对应的细菌丰度。总之,红树林植被恢复改变底栖细菌多样性和优势菌群的丰度。
　　由上述结果可知,红树林的恢复不仅改变了林内土壤理化性质,同样使得土壤细菌群落发生明显的改变。本文的研究可以为生态恢复红树林的生态系统跟踪评估提供土壤性质和细菌群落生态系统的理论依据。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

1 前言

1.1 红树林区的微生物生态学研究进展

1.2 红树林生态恢复的研究

1.3 红树植被的恢复研究

1.4 红树林恢复对底栖生物群落的影响

1.5 红树林修复对土壤主要理化性质的影响

1.6 红树林修复对土壤微生物群落的影响

1.7 本论文的研究目的与意义

2 材料与方法

2.1样地的基本概况

2.2 土壤样品采集

2.3 实验方法

2.4数据处理与统计分析

3结果与分析

3.1 附城镇恢复红树林对土壤理化性质的影响

3.2 附城镇红树林恢复对细菌群落结构的影响

3.3土壤细菌丰度与土壤主要理化性质的关系

3.4土壤硫酸盐还原菌与主要理化性质的关系

3.5土壤主要理化性质与细菌群落主要类群的相关性

4 讨论

4.1红树林恢复对土壤理化性质的影响

4.2 红树林恢复对土壤细菌群落的影响

5结论

参考文献

致谢

个人简介

导师简介