本文關(guān)鍵詞：采煤塌陷地泥漿泵復(fù)墾土壤微生物多樣性及土壤酶活性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：土壤微生物多樣性對于反映土壤肥力狀況及生態(tài)環(huán)境演變具有重要的指示作用,一直是土壤生態(tài)學(xué)研究中的熱點(diǎn)。國內(nèi)外學(xué)者對礦區(qū)復(fù)墾土壤的物理、化學(xué)性質(zhì)演變規(guī)律已進(jìn)行了廣泛而深入的探討,但是對礦區(qū)復(fù)墾土壤微生物多樣性的研究相對欠缺。本文將傳統(tǒng)的微生物培養(yǎng)方法和454焦磷酸測序的非培養(yǎng)方法相結(jié)合,從土壤微生物數(shù)量、土壤酶活性和微生物群落多樣性三個方面,系統(tǒng)地研究了泥漿泵復(fù)墾影響下土壤微生物多樣性與土壤酶活性的演變規(guī)律,揭示了土壤微生物多樣性與土壤理化性質(zhì)之間的相互關(guān)系,探明了復(fù)墾土壤微生物多樣性演變的影響因素。主要研究結(jié)果如下:(1)土壤微生物在三種土壤類型中的數(shù)量大小順序為:對照土壤復(fù)墾土壤塌陷土壤,差異性顯著(P0.05)。采煤塌陷造成土壤微生物數(shù)量的顯著下降,泥漿泵復(fù)墾顯著增加了微生物數(shù)量,但與對照土壤相比仍然較少。相關(guān)分析表明,采煤沉陷及復(fù)墾改變了土壤有機(jī)質(zhì)、總氮及速效磷含量,造成了微生物在不同類型土壤間的數(shù)量差異。在垂直分布上,微生物數(shù)量在對照土壤與復(fù)墾土壤均隨土層深度的增加而遞減。對照土壤剖面的微生物數(shù)量呈較明顯的層次性,差異性顯著(P0.05)。復(fù)墾土壤各層的微生物數(shù)量差異不顯著,這是因為泥漿泵復(fù)墾初期,土壤結(jié)構(gòu)的剖面分異特征不明顯、養(yǎng)分的剖面分布不均勻。塌陷土壤剖面的微生物數(shù)量呈無規(guī)律分布特征,表明采煤沉陷造成土壤微生物在垂直分布上的異質(zhì)性。(2)脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶和過氧化氫酶活性在不同類型土壤中的大小順序為:對照土壤復(fù)墾土壤塌陷土壤。復(fù)墾土壤中的酶活性較塌陷土壤顯著提高,且逐漸接近對照農(nóng)田水平。在垂直分布上,對照與復(fù)墾土壤的酶活性均隨土層深度的增加而遞減,反應(yīng)了土壤酶的表聚性。塌陷土壤中酶活性的垂直分布規(guī)律因酶而異,表明采煤沉陷造成土壤酶活性在垂直分布上的復(fù)雜性。相關(guān)分析表明,土壤酶活性與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、含水量呈顯著或極顯著相關(guān)(P0.05,P0.01);土壤微生物數(shù)量與土壤脲酶、蔗糖酶、堿性磷酸酶呈顯著正相關(guān)(P0.05)。土壤酶活性可敏感地指示復(fù)墾土壤理化性狀和與土壤養(yǎng)分轉(zhuǎn)化有關(guān)的微生物活性狀況。(3)基于宏基因組學(xué)和454高通量測序技術(shù),獲得土壤細(xì)菌16S r RNA V2-V3區(qū)的優(yōu)化基因序列共76135條。比較三種土壤類型中的細(xì)菌遺傳多樣性指數(shù)、稀疏性曲線及Shannon-Wiener曲線發(fā)現(xiàn),對照農(nóng)田的細(xì)菌多樣性水平最高,塌陷地最低。相關(guān)分析表明,土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和速效磷是影響土壤細(xì)菌遺傳多樣性的主要因素。采煤沉陷造成水土流失、土壤肥力退化,減少了土壤養(yǎng)分和能量對細(xì)菌群落的供給,使得細(xì)菌結(jié)構(gòu)由復(fù)雜變?yōu)楹唵?多樣性水平亦相應(yīng)下降。復(fù)墾后,土壤有機(jī)質(zhì)及土壤養(yǎng)分的改善,促進(jìn)了細(xì)菌的繁殖,提高了細(xì)菌多樣性水平。但復(fù)墾土壤細(xì)菌多樣性仍低于對照農(nóng)田。(4)基于系統(tǒng)分類學(xué),獲得了細(xì)菌的29個門、54個綱、87個目、164個科、383個屬。細(xì)菌的優(yōu)勢門類為:Proteobacteria(alpha-8.83%,beta-6.09%,gamma-10.28%,delta-4.47%)、Chloroflexi(14.85%)、Actinobacteria(9.60%)、Acidobacteria(8.11%)及Planctomycetes(7.01%)。優(yōu)勢菌群的相對豐度在不同類型土壤中存在明顯差異,并與土壤理化性質(zhì)密切相關(guān)。這體現(xiàn)出細(xì)菌群落的生態(tài)多樣性以及與土壤環(huán)境的相互選擇性,可以作為檢測礦區(qū)土壤質(zhì)量變化的生物學(xué)指標(biāo)。(5)細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在塌陷土壤、復(fù)墾土壤和對照土壤中存在明顯差異。聚類分析、主成分分析、Heatmap分析及Fast Uni Frac的群落差異性分析表明,塌陷土壤與對照土壤之間的差異顯著。對照土壤的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜且菌種豐富,塌陷土壤的細(xì)菌菌種單一且分布不均勻。復(fù)墾改善了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),與對照土壤具有一定相似性,但兩者間仍存在差異。相關(guān)性分析和冗余分析表明,采煤塌陷及復(fù)墾引起土壤有機(jī)質(zhì)、總氮和含水量等的變化,是造成細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)演變的主要原因。(6)復(fù)墾土壤的微生物數(shù)量及酶活性具有明顯的季節(jié)變化特征:夏、秋季的微生物數(shù)量較多、酶活性較高;春、冬季的微生物數(shù)量較少,酶活性較低。復(fù)墾土壤中,細(xì)菌多樣性和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的季節(jié)變化特征不明顯:細(xì)菌豐富度指數(shù)在夏、秋季較大,春、冬季較小;細(xì)菌多樣性指數(shù)在春、秋季較大,夏、冬季較小。(7)采煤塌陷使礦區(qū)農(nóng)田土壤退化嚴(yán)重,破壞了微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性。泥漿泵復(fù)墾后土壤微生物數(shù)量與正常農(nóng)田相比仍舊較少,酶活性及細(xì)菌群落多樣性水平仍然較低。采煤塌陷地泥漿泵復(fù)墾應(yīng)從改善土壤理化性狀、提高土壤有機(jī)質(zhì)和養(yǎng)分含量著手,并與土壤改良、植被修復(fù)等技術(shù)相結(jié)合,以恢復(fù)土壤肥力水平和微生物群落多樣性。
【關(guān)鍵詞】：采煤塌陷 泥漿泵復(fù)墾 土壤微生物多樣性 454高通量測序 土壤酶
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S154
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-7
• Abstract7-9
• Extended Abstract9-20
• 1 緒論20-36
• 1.1 研究背景及意義20-23
• 1.2 土壤微生物多樣性23-27
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀27-32
• 1.4 研究目標(biāo)與內(nèi)容32-34
• 1.5 本章小結(jié)34-36
• 2 研究區(qū)概況與研究方案36-52
• 2.1 基本概況36-37
• 2.2 野外樣區(qū)與復(fù)墾模擬實驗37-40
• 2.3 土樣采集與處理40-41
• 2.4 樣品測定方法41-51
• 2.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析51
• 2.6 本章小結(jié)51-52
• 3 泥漿泵復(fù)墾對土壤微生物數(shù)量及分布的影響52-71
• 3.1 土壤主要理化性質(zhì)分析52-54
• 3.2 土壤微生物的分布和變化特征54-65
• 3.3 土壤微生物各類群的比例65-66
• 3.4 土壤微生物與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系66-69
• 3.5 本章小結(jié)69-71
• 4 泥漿泵復(fù)墾對土壤酶活性的影響71-87
• 4.1 土壤酶活性的分布和變化特征71-83
• 4.2 土壤酶活性與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系83-85
• 4.3 土壤酶活性與土壤微生物之間的關(guān)系85-86
• 4.4 本章小結(jié)86-87
• 5 泥漿泵復(fù)墾對土壤細(xì)菌群落多樣性的影響87-110
• 5.1 454焦磷酸測序結(jié)果及序列分析87-88
• 5.2 基于OTUs的細(xì)菌遺傳多樣性分析88-92
• 5.3 基于分類地位的細(xì)菌群落多樣性分析92-98
• 5.4 土壤細(xì)菌群落相似度的聚類分析98-99
• 5.5 基于OTUs的主成分分析99-100
• 5.6 基于OTUs的Heatmap熱點(diǎn)圖分析100-104
• 5.7 土壤細(xì)菌遺傳多樣性與土壤理化性質(zhì)之間的關(guān)系104-108
• 5.8 本章小結(jié)108-110
• 6 結(jié)論與展望110-116
• 6.1 主要結(jié)論110-114
• 6.2 主要創(chuàng)新點(diǎn)114-115
• 6.3 研究展望115-116
• 參考文獻(xiàn)116-128
• 作者簡歷128-131
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集131

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 彭建,蔣一軍,吳健生,劉松;我國礦山開采的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及土地復(fù)墾典型技術(shù)[J];地理科學(xué)進(jìn)展;2005年02期

2 胡振琪，張國良;煤礦沉陷區(qū)泥漿泵復(fù)田技術(shù)研究[J];中國礦業(yè)大學(xué)學(xué)報;1994年01期

  本文關(guān)鍵詞：采煤塌陷地泥漿泵復(fù)墾土壤微生物多樣性及土壤酶活性研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：475393