土壤細菌群落在草地生態(tài)系統(tǒng)土壤碳、氮養(yǎng)分代謝和循環(huán)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。本研究以關(guān)帝山林區(qū)3種典型退化草地群落類型為研究對象,選用高通量測序技術(shù)測定其土壤細菌群落組成及生物多樣性,采用QIIME軟件、R語言和ANOVA方差分析對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。結(jié)果表明:不同退化程度草地群落類型土層間土壤細菌群落組成及α多樣性差異性顯著;重度退化的苔草草地（CS）表層土壤細菌α多樣性最高,利用和降解土壤有機質(zhì)能力的芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）和節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）的豐度值也最高;草地土壤中反硝化細菌是重要的優(yōu)勢菌群,其豐度含量隨草地退化程度增加而顯著增高;土壤細菌群落可通過降解土壤有機質(zhì)和土壤反硝化作用,導(dǎo)致草地土壤有機質(zhì)含量降低和土壤氮素流失,進而加速草地的退化。本研究結(jié)論為闡明關(guān)帝山林區(qū)草地退化主要成因和開展相關(guān)生態(tài)恢復(fù)與保護工作提供了重要的科學(xué)依據(jù)。 

【文章來源】：激光生物學(xué)報. 2020,29(05)

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

不同草地類型和土層土壤細菌群落α多樣性分析

不同退化程度草地群落類型和土層土壤細菌群落組成及優(yōu)勢菌群相對豐度含量存在顯著性差異。由圖2可知：相對豐度含量排名前十的細菌門中，變形菌門（Proteobacteria）和藍細菌門（Cyanobacteria）在輕度退化的KG底層土壤（10～20 cm）中相對豐度含量最高，顯著高于其他草地群落類型和土層，屬于明顯的優(yōu)勢菌群；浮霉菌門（Planctomycetes）和迷蹤菌門（Elusimicrobia）在輕度退化的KG表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量最高；芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）在重度退化的CS底層土壤（10～20 cm）中相對豐度含量最高；酸桿菌門（Acidobacteria）在輕度退化的KG表層土壤（0～10 cm）和中度退化的HR底層土壤（10～20 cm）中相對豐度含量最高，且二者之間差異性不顯著；放線菌門（Actinobacteria）在中度退化的HR表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量最高；硝化螺旋菌門（Nitrospirae）在KG表層土壤（0～10 cm）、HR底層土壤（10～20 cm）和CS底層土壤（10～20 cm）中相對豐度含量最高，且相互之間差異性不顯著；綠彎菌門（Chloroflexi）在重度退化的CS表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量最高，顯著高于其它草地群落類型和土層，屬于明顯的優(yōu)勢菌群；擬桿菌門（Bacteroidetes）在KG表層土壤（0～10 cm）和HR表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量最高，且二者之間差異性不顯著。由表2可知：相對豐度含量排名前十的細菌屬中，涅瓦河菌屬（Nevskia）、芽孢桿菌屬（Bacillus）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomonas）、乳酸球菌屬（Lactococcus）、假諾卡氏菌屬（Pseudonocardia）和無色桿菌屬（Achromobacter)6個屬，在輕度退化的KG底層土壤（10～20 cm）中相對豐度含量最高，顯著高于其它草地群落類型和土層，屬于明顯的優(yōu)勢菌群；紅游動菌屬（Rhodoplanes）在中度退化的HR底層土壤（10～20 cm）中相對豐度含量最高；節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）在重度退化的CS表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量最高，顯著高于其它草地群落類型和土層，屬于明顯的優(yōu)勢細菌屬；浮霉?fàn)罹鷮伲≒lanctomyces）在輕度退化的KG表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量最高，且與HR表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量差異不顯著；小月菌屬（Microlunatus）在輕度退化的KG底層土壤（10～20 cm）和重度退化的CS表層土壤（0～10 cm）中相對豐度含量最高，且二者之間差異性不顯著。

土壤細菌是草地生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量流動的主要驅(qū)動因子，其群落組成及生物多樣性對土壤肥力、理化性質(zhì)及土壤健康狀況等產(chǎn)生重要影響[20]。本研究結(jié)果表明，不同退化程度草地群落的土壤細菌α多樣性存在顯著性差異，且土層深度因素也顯著影響土壤細菌的α多樣性（圖1）。Tardy等[21]的研究表明土壤細菌群落生物多樣性決定著土壤細菌群落結(jié)構(gòu)及其生態(tài)服務(wù)功能。此外，F(xiàn)ierer等[22]的研究揭示了土壤細菌群落對土壤環(huán)境中各生態(tài)因子也產(chǎn)生了相應(yīng)作用。土壤細菌群落受氣候變化、干擾程度、草地類型及植物群落組成等因素的影響，會直接參與土壤有機質(zhì)的形成和降解過程，對土壤中有機質(zhì)含量產(chǎn)生重要影響[23-24]。重度退化的苔草草地表層土壤細菌α多樣性最高（圖1），其高豐度含量的節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）（表2）具有很強的抗旱性和耐餓性，可降解土壤中的有機化合物質(zhì)，使得土壤有機質(zhì)含量降低[25]，從而引起土壤退化及草地生態(tài)系統(tǒng)退化。同時，牲畜放牧[26]和人為干擾[27]等外因會顯著影響和改變土壤細菌種群數(shù)量、群落結(jié)構(gòu)及生物多樣性，引起土壤硬度和有機質(zhì)含量等土壤理化特性發(fā)生變化，造成土壤退化[20]�！叭钡笔峭嘶莸赝寥拉h(huán)境養(yǎng)分失衡的重要表現(xiàn)形式之一，其嚴重制約著退化草地生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)和平衡[9]。而土壤細菌直接參與土壤氮素養(yǎng)分的循環(huán)與轉(zhuǎn)化過程，決定著土壤肥力的高低及健康狀況[28]，對植物的生長發(fā)育和群落演替產(chǎn)生重要影響[29]。本研究結(jié)果相對豐度排名前十的土壤細菌門（屬）中多數(shù)是土壤反硝化細菌[綠彎菌門（Chloroflexi）、節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）等]，其相對豐度含量隨草地退化程度增加而顯著增高（圖2和表2），其主導(dǎo)的反硝化作用易引起土壤中氮素養(yǎng)分流失，造成土壤“缺氮”和加速草地退化[30-31]。而芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）屬于革蘭氏陰性細菌，能利用和降解土壤中的主要碳源物質(zhì)，可顯著降低土壤有機質(zhì)含量[32]，其相對豐度含量在重度退化的苔草草地底層土壤中最高，表明由土壤細菌活動導(dǎo)致土壤有機質(zhì)含量降低可能是引起關(guān)帝山林區(qū)草地退化的主要原因之一。

【參考文獻】：
期刊論文
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