扎龙湿地湿草甸土壤微生物特性研究

摘要

本文以扎龙自然湿地典型的湿草甸为实验对象,通过对不同盐碱化程度下土壤微生物特性与土壤养分空间分布规律及主要影响因子的研究,揭示了湿地退化过程的驱动机制,首次构建出湿地土壤总养分评价模型和微生物学预测模型,为我国退化自然湿地的生态恢复提供理论依据。本研究还通过对不同人为干扰强度下各功能区湿草甸土壤微生物量碳、氮时空动态的研究,探讨了湿地土壤微生物量对人为干扰强度的响应及其主要影响因子,为自然湿地该特殊生境碳氮生物地化循环的深入研究提供重要参考依据。主要结果如下:
　　 1、扎龙湿地不同退化湿草甸土壤微生物群落结构中,细菌占绝对优势,其次为放线菌,真菌数量最少,所占比例依次为73.73％～91.64％、0.32％～16.90％和0.01％～0.33％。
　　 2、不同退(盐碱)化程度湿草甸土壤养分、微生物群落数量、微生物量碳、氮均呈现明显的垂直分布特征,但其空间分布又存在一定差异,土壤养分、微生物活性均随土壤退(盐碱)化程度的加剧而显著降低。土壤酶活性的空间分布则因受多种因素影响,较为复杂。
　　 3、湿地湿草甸退化过程中,土壤养分与土壤微生物特性间关系密切,具体表现为:土壤微生物量碳、氮均分别与β-葡萄糖苷酶、脲酶、磷酸酶相关性显著(P<0.05):有机碳与放线菌数量、过氧化氢酶活性相关性显著(P<0.05)；速效钾、全N、水解性氮、C/N则依次分别与放线菌数量、细菌数量、β-葡萄糖苷酶活性、土壤微生物量氮相关性显著(P<0.05)；全P、pH则与土壤微生物活性关系不显著(P>0.05)。
　　 4、主成分分析首次构建出自然湿地退化进程中土壤养分的评价模型及其微生物学预测模型,分别为:
　　 (1)土壤总养分的综合评价模型:
　　 Y=0.3116x1+0.2438x2+0.2659x3+0.2770x4+0.2012x5+0.3116x6+0.1913x7
　　 式中:Y1、Y2、Y为土壤总养分值；x1为有机质含量；x2为全N含量；x3为全P含量；x4为水解性氮含量；x5为速效钾含量；x6为有机C含量；x7为C/N。
　　 (2)土壤养分的微生物学预测模型:
　　 Y=0.0952xl+0.1146x2-0.0363x3+0.1085x4+0.1288x5+0.2039x6+0.1681x7+0.1758x8+0.1747x9+0.1361x10+0.1410x11+0.1935x12
　　 式中:Y为土壤总微生物活性:x1为脲酶活性；x2为酸性磷酸酶活性；x3为碱性磷酸酶活性；x4为多酚氧化酶活性；x5为过氧化氢酶活性:x6为β-葡萄糖苷酶活性:x7为微生物量碳(MBC):x8为微生物量氮(MBN)；x9为细菌数；x10为真菌数；x11为放线菌数；x12为总菌数。
　　 5、不同功能区湿草甸土壤微生物量碳、氮均随土层的加深而显著递减,且实验区和缓冲区递减速度明显大于核心区。各研究地同一土层间的土壤微生物量也存在较大差异。此外,土壤MBN在各研究地不同土层问的空间变异显著小于MBC。
　　 6、土壤MBC、MBN的季节分布较为规律,均大体呈现“W”型变化格局,但各研究地季节动态因土壤环境、人为干扰强度以及各时期主导因子的改变差异较大。
　　 7、相关性分析表明,湿草甸湿地土壤微生物量碳、氮的时空分布与土壤有机碳、有效磷含量呈显著正相关(P<0.05),与土壤含水率极显著正相关(P<0.01),各功能区影响其分布的主要土壤环境因子又存在一定差异。此外,人为干扰对土壤微生物生物量影响也极为显著,其主要通过改变湿地原有水分特征、湿地类型、植被群落等间接影响微生物时空分布。