宝日希勒露天矿土壤微生物群落多样性及变化

摘要

煤炭的大规模露天开采，破坏了草原景观，严重影响了植物和微生物多样性，破坏了土壤结构。本文以宝日希勒露天煤矿为研究对象，沿着距采挖区的距离梯度和采煤扰动的时间梯度（工作面推进的反方向），测定草原植物群落及土壤理化性质的变化，并通过形态学与分子生物学方法研究土壤AM真菌与其它土壤微生物数量和多样性的变化动态，阐述煤炭露天开采对草原生态系统生物多样性的影响机制，为矿区生态安全评价和生态修复提供理论基础，主要研究结果如下：
　　1.研究区为以（贝加尔针茅）+（羊草）建群的典型草原，植物群落主要优势种为麻花头（Serratula centauroides）、冷蒿（Artemisia frigida）、星毛委陵菜（Potentilla acauli）和溚草（Koeleria macrantha）；香农-威纳指数为0.494~0.776，辛普森指数为1.139~1.580，均匀度指数为0.456~0.592。植物多样性随着采煤扰动时间梯度加深以及距离梯度降低呈降低趋势。
　　2.研究区土壤理化性质分别为含水量3.418~9.827%，pH值6.750~7.612，铵态氮4.400~14.800mg/kg，速效磷3.800~12.933mg/kg，有效钾11.333~128.333mg/kg，总氮1.232~3.542g/kg，总磷0.818~2.214g/kg开采扰动降低土壤含水量、全磷和全氮的含量，在扰动时间的梯度上影响显著（P<0.05）。
　　3.研究区土壤酶活性表现为：脲酶0.344~0.880NH3-N mg/g，酸性磷酸酶1.456~3.529phenol mg/g，中性磷酸酶1.869~2.874phenol mg/g，碱性磷酸酶2.141~2.728phenol mg/g，蔗糖酶0.044~0.162glucose g/g，过氧化氢酶18.263~53.059H2O2μmol/g。开采扰动影响蔗糖酶、过氧化氢酶和中性磷酸酶的活性，且在时间梯度上呈极显著差异（P<0.01）。
　　4.研究区土壤可培养微生物菌落数表现为：细菌1.517~5.750107CFU/g，真菌0.617~8.383103CFU/g，放线菌1.033~3.917105CFU/g。开采扰动影响真菌和放线菌的菌落数，且在时间梯度上呈极显著差异（P<0.01）。
　　5.从研究区土壤中共分离出6科9属23种AM真菌，其中Acaulosporaceae科2属6种，Ambisporaceae科1属1种；Claroideoglomeraceae科1属1种，Glomeraceae科3属12种，Pacisporaceae科1属1种,Gigasporaceae科1属2种。主要优势种为C.etunicatum、G.brohultii、P.scintillans、A.scrobiculata、G.caledomium，其中A.scrobiculata在各样地广泛分布。
　　6.研究区AM真菌的形态物种的孢子密度达45.667~301.667个/20g土样；物种丰富度为8.667~23.000种/20g土样，香农-威纳指数1.856~2.732，辛普森指数介于0.721~0.932，在表土层孢子密度、香农-威纳指数、辛普森指数和物种丰富度随扰动时间梯度的加深而降低，随距离梯度的增加而升高。
　　7.基于18S rRNA、16S rRNA和ITS高通量测序，结果显示土壤AM真菌OTU分属于Glomus、Diversispora、Paraglomus、Ambispora、Scutellospora共计5个属；其它真菌OTU分属于Ascomycota、Basidiomycota、Zygomycota共计3个门；细菌OTU分属于Actinobacteria、Proteobacteria、Acidobacteria、Chloroflexi、Verrucomicrobia、Firmicutes、Bacteroidetes、Gemmatimonadetes等共计13个门组成。土壤细菌和真菌（包括AM真菌）的多样性随着采煤扰动时间梯度上变化具有一定的趋势，但距离梯度上的变化趋势不明显。

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