条子泥围堰区土壤微生物多样性特征

doi:10.16178/j.issn.0528-9017.20220465

摘要/Abstract

摘要：

为探究条子泥围堰区不同生境下土壤微生物多样性特征,选取淤泥质光滩、互花米草群落、盐地碱蓬群落、芦苇群落四种生境,分别采集0~<10 cm(表层)、10~<30 cm(中层)、30~60 cm(深层)土壤样品,分析不同生境、不同土层下微生物群落结构的差异性,并利用冗余分析研究微生物群落结构与土壤理化性质的相关关系。结果显示,生境类型影响微生物群落的多样性。淤泥质光滩微生物群落多样性高于其余3种植物群落。同一土壤层次微生物群落结构相似,但不同土壤层次间具有差异性,土壤表层与中、深层存在较大差异,中、深层土壤间相似。土壤Fe²⁺、粒度(Mz)、pH值对微生物群落结构解释率显著,分别为11.04%、2.33%、0.9%。不同生境中,影响土壤微生物群落组成与结构特征的土壤因子存在较大差异。互花米草群落土壤特有OTUs数量占总OTUs数量的比例低于芦苇群落、盐地碱蓬群落这两种本土植物群落,互花米草群落土壤中、深层的微生物丰富度低于本土植物群落,与互花米草在围堰区扩张能力下降相对应。

关键词: 条子泥, 植被类型, 微生物, 土壤因子

中图分类号:

S153

任玉蓉, 王钰祺, 张晴晴, 杨雪姣, 刘茂松. 条子泥围堰区土壤微生物多样性特征[J]. 浙江农业科学, 2023, 64(5): 1283-1291.

图/表 9

参考文献 36

[1]	贺纪正, 陆雅海, 傅伯杰. 土壤生物学前沿[M]. 北京: 科学出版社, 2015.
[2]	张攀, 谢先军, 黎清华, 等. 东寨港红树林沉积物中微生物群落结构特征及其对环境的响应[J]. 地球科学, 2022, 47(3): 1122-1135.
[3]	YANG Y, CHENG H, DOU Y X, et al. Plant and soil traits driving soil fungal community due to tree plantation on the Loess Plateau[J]. Science of the Total Environment, 2020, 708: 134560. DOI URL
[4]	CECCON D M, FAORO H, DA CUNHA LANA P, et al. Metataxonomic and metagenomic analysis of mangrove microbiomes reveals community patterns driven by salinity and pH gradients in Paranaguá Bay, Brazil[J]. Science of the Total Environment, 2019, 694: 133609. DOI URL
[5]	LI W, GUAN W, CHEN H, et al. Variations of sediment Archaea communities in different distribution areas of Bruguiera gymnoihiza mangrove in Dongzhaigang, China[J]. Polish Journal of Environmental Studies, 2019, 28(5): 3343-3352. DOI URL
[6]	张洪霞. 黄河三角洲滨海湿地铁循环微生物多样性和电活性[D]. 烟台: 中国科学院烟台海岸带研究所, 2017.
[7]	霍玉珠, 王银华, 王春萍, 等. 互花米草入侵对天津滨海湿地土壤可培养细菌和真菌群落组成及多样性的影响[J]. 天津师范大学学报(自然科学版), 2021, 41(1): 34-41.
[8]	CLEVELAND C C, NEMERGUT D R, SCHMIDT S K, et al. Increases in soil respiration following labile carbon additions linked to rapid shifts in soil microbial community composition[J]. Biogeochemistry, 2007, 82(3): 229-240. DOI URL
[9]	唐玉姝, 王磊, 贾建伟, 等. 促淤等人为扰动对长江口滩涂湿地土壤微生物呼吸的影响[J]. 生态学报, 2010, 30(18): 5022-5032.
[10]	汤木子. 若尔盖高原湿地植物群落结构特征与土壤微生物群落多样性[J]. 水土保持通报, 2022, 42(1): 106-113.
[11]	汪方芳, 闫家国, 马旭, 等. 黄河口盐沼湿地盐地碱蓬和互花米草凋落物的分解特征[J]. 自然资源学报, 2020, 35(2): 480-492. DOI
[12]	苏永红, 冯起, 朱高峰, 等. 土壤呼吸与测定方法研究进展[J]. 中国沙漠, 2008, 28(1): 57-65.
[13]	张忍顺, 沈永明, 陆丽云, 等. 江苏沿海互花米草(Spartina alterniflora)盐沼的形成过程[J]. 海洋与湖沼, 2005, 36(4): 358-366.
[14]	刘潞, 余夏杨, 唐洪根, 等. 围垦对条子泥互花米草种群年季扩张特征的影响[J]. 农业资源与环境学报, 2019, 36(3): 376-384.
[15]	李景霞, 付碧宏. 江苏盐城滨海湿地系统格局变化及其对丹顶鹤生境的影响[J]. 遥感学报, 2021, 25(12): 2507-2519.
[16]	陈立华, 张欢, 姚宇阗, 等. 盐地碱蓬覆被对滨海滩涂土壤理化性质的影响[J]. 植物资源与环境学报, 2021, 30(2): 19-27.
[17]	黄龙, 包维楷, 李芳兰, 等. 土壤结构和植被对土壤微生物群落的影响[J]. 应用与环境生物学报, 2021, 27(6): 1725-1731.
[18]	AN J X, LIU C, WANG Q, et al. Soil bacterial community structure in Chinese wetlands[J]. Geoderma, 2019, 337: 290-299. DOI
[19]	左平, 欧志吉, 姜启吴, 等. 江苏盐城原生滨海湿地土壤中的微生物群落功能多样性分析[J]. 南京大学学报(自然科学), 2014, 50(5): 715-722.
[20]	李秋霞, 郭加汛, 周晓辉, 等. 江苏盐城大丰滨海滩涂典型湿地土壤细菌群落结构分析[J]. 南京农业大学学报, 2019, 42(6): 1108-1117.
[21]	王焓屹, 王瑞菲, 钟玮, 等. 黄河三角洲湿地土壤中功能微生物群落的结构特征和影响因素研究进展[J]. 湿地科学, 2022, 20(1): 111-118.
[22]	杨雪琴, 连英丽, 颜庆云, 等. 滨海湿地生态系统微生物驱动的氮循环研究进展[J]. 微生物学报, 2018, 58(4): 633-648.
[23]	赵志瑞, 吴会清, 毕玉方, 等. 补给水质与社会活动对白洋淀湿地微生物的影响特征[J]. 环境科学, 2021, 42(7): 3272-3280.
[24]	李金业, 陈庆锋, 李青, 等. 黄河三角洲滨海湿地微生物多样性及其驱动因子[J]. 生态学报, 2021, 41(15): 6103-6114.
[25]	LIU F M, WANG Y B, QU C F, et al. The complete genome of hydrocarbon-degrading Pseudoalteromonas sp. NJ289 and its phylogenetic relationship[J]. Acta Oceanologica Sinica, 2017, 36(2): 88-93. DOI URL
[26]	DENG Y, HE Z, XU M, et al. Elevated carbon dioxide alters the structure of soil microbial communities[J]. Applied and Environmental Microbiology, 2012, 78(8): 2991-2995. DOI PMID
[27]	王玄, 崔鹏, 丁晶晶, 等. 江苏南部沿海越冬水鸟群落结构及多样性分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2021, 45(5): 178-184.
[28]	吴麒. 候鸟粪便输入对鄱阳湖湿地土壤理化性质和细菌群落的影响[D]. 南昌: 南昌大学, 2021.
[29]	周雅心, 陈钰, 郑毅, 等. 中国典型滨海湿地转变为养殖塘对土壤细菌多样性及群落结构的影响[J]. 环境科学学报, 2021, 41(6): 2402-2413.
[30]	CANFORA L, SALVATI L, BENEDETTI A, et al. Is soil microbial diversity affected by soil and groundwater salinity? Evidences from a coastal system in central Italy[J]. Environmental Monitoring and Assessment, 2017, 189(7): 1-15. DOI URL
[31]	张爱娣, 郑仰雄, 吴碧珊, 等. 滨海湿地土壤微生物群落多样性及其影响因素[J]. 水土保持研究, 2020, 27(3): 8-14, 22.
[32]	张洪霞, 郑世玲, 魏文超, 等. 水分条件对滨海芦苇湿地土壤微生物多样性的影响[J]. 海洋科学, 2017, 41(5): 144-152.
[33]	WARDLE D A. A comparative assessment of factors which influence microbial biomass carbon and nitrogen levels in soil[J]. Biological Reviews, 1992, 67(3): 321-358. DOI URL
[34]	沙梦乔, 柴娜, 赵洪涛, 等. 互花米草入侵对胶州湾湿地土壤磷赋存形态的影响[J]. 环境科学, 2021, 42(11): 5414-5423.
[35]	夏雯雯. 互花米草生态入侵过程中土壤因子的变化特征[D]. 南京: 南京大学, 2020.
[36]	解雪峰, 孙晓敏, 吴涛, 等. 互花米草入侵对滨海湿地生态系统的影响研究进展[J]. 应用生态学报, 2020, 31(6): 2119-2128.

样地生境类型	经度	纬度	地上生物量AGB/(g·m^-2)	样地概况
互花米草群落	120°56'45″	32°52'22″	1 261.10	植被盖度约85%,平均株高2.3 m
盐地碱蓬群落	120°57'14″	32°52'23″	96.48	植被盖度约80%,平均株高0.3 m,为植被带近海端
芦苇群落	120°56'42″	32°52'19″	560.24	植被盖度约70%,平均株高2.0 m
淤泥质光滩	120°57'25″	32°52'32″	0	滩涂裸地,无植被

样地生境类型	经度	纬度	地上生物量AGB/(g·m^-2)	样地概况
互花米草群落	120°56'45″	32°52'22″	1 261.10	植被盖度约85%,平均株高2.3 m
盐地碱蓬群落	120°57'14″	32°52'23″	96.48	植被盖度约80%,平均株高0.3 m,为植被带近海端
芦苇群落	120°56'42″	32°52'19″	560.24	植被盖度约70%,平均株高2.0 m
淤泥质光滩	120°57'25″	32°52'32″	0	滩涂裸地,无植被

处理	可观察物种数	Shannon指数	Simpson指数	Chao1指数	ACE指数	谱系多样性指数	样品覆盖率
MF1	4 328±52 Aa	9.79±0.14 Aa	0.995±0.001 Aa	5 026.85±102.27 Aa	5 172.91±88.45 Aa	329.86±7.12 Aa	0.978
SA1	3 516±241 Ba	9.34±0.29 Ab	0.993±0.001 ABa	4 045.89±222.73 Ab	4 154.19±212.13 Ba	269.76±14.51 Ba	0.983
SS1	3 167±172 Ca	8.77±0.23 Ba	0.990±0.002 BCa	3 725.87±203.10 Ca	3 864.59±167.91 Ca	252.17±19.31 Ba	0.983
PA1	3 275±158 BCa	8.79±0.37 Ba	0.988±0.004 Ca	3 801.88±96.65 BCb	3 956.55±118.83 BCb	258.69±10.02 Ba	0.983
MF2	3 934±131 Ab	8.84±0.49 Ab	0.980±0.009 Ab	4 584.12±146.34 Ab	4 744.55±163.00 Ab	306.40±5.84 Aa	0.979
SA2	3 242±30 Ba	9.05±0.13 Aab	0.992±0.003 Aa	3 775.28±80.12 Bab	3 907.41±84.99 Ba	255.81±6.78 Bab	0.983
SS2	3 387±351 Ba	8.71±1.10 Aa	0.960±0.061 Aa	3 914.45±359.04 Ba	4 065.88±390.75 Ba	267.52±23.18 Ba	0.982
PA2	3 366±160 Ba	8.86±1.08 Aa	0.979±0.029 Aa	3 887.13±190.51 Bab	3 983.06±178.99 Bb	267.93±13.67 Ba	0.983
MF3	3 874±223 Ab	9.12±0.38 Aab	0.986±0.008 Aab	4 503.33±264.11 Ab	4 632.83±272.51 Ab	304.13±24.07 Aa	0.980
SA3	3 258±97 Ba	8.63±0.40 Ab	0.983±0.007 Ab	3 696.14±209.47 Cb	3 837.56±220.51 Ba	246.47±8.45 Bb	0.984
SS3	3 276±308 Ba	7.35±1.55 Aa	0.888±0.084 Aa	3 855.86±323.09 BCa	3 987.47±281.29 ABa	267.19±23.83 ABa	0.982
PA3	3 771±432 ABa	8.42±1.67 Aa	0.929±0.110 Aa	4 381.75±418.94 ABa	4 534.78±429.27 Aa	290.97±28.11 Aa	0.980

处理	可观察物种数	Shannon指数	Simpson指数	Chao1指数	ACE指数	谱系多样性指数	样品覆盖率
MF1	4 328±52 Aa	9.79±0.14 Aa	0.995±0.001 Aa	5 026.85±102.27 Aa	5 172.91±88.45 Aa	329.86±7.12 Aa	0.978
SA1	3 516±241 Ba	9.34±0.29 Ab	0.993±0.001 ABa	4 045.89±222.73 Ab	4 154.19±212.13 Ba	269.76±14.51 Ba	0.983
SS1	3 167±172 Ca	8.77±0.23 Ba	0.990±0.002 BCa	3 725.87±203.10 Ca	3 864.59±167.91 Ca	252.17±19.31 Ba	0.983
PA1	3 275±158 BCa	8.79±0.37 Ba	0.988±0.004 Ca	3 801.88±96.65 BCb	3 956.55±118.83 BCb	258.69±10.02 Ba	0.983
MF2	3 934±131 Ab	8.84±0.49 Ab	0.980±0.009 Ab	4 584.12±146.34 Ab	4 744.55±163.00 Ab	306.40±5.84 Aa	0.979
SA2	3 242±30 Ba	9.05±0.13 Aab	0.992±0.003 Aa	3 775.28±80.12 Bab	3 907.41±84.99 Ba	255.81±6.78 Bab	0.983
SS2	3 387±351 Ba	8.71±1.10 Aa	0.960±0.061 Aa	3 914.45±359.04 Ba	4 065.88±390.75 Ba	267.52±23.18 Ba	0.982
PA2	3 366±160 Ba	8.86±1.08 Aa	0.979±0.029 Aa	3 887.13±190.51 Bab	3 983.06±178.99 Bb	267.93±13.67 Ba	0.983
MF3	3 874±223 Ab	9.12±0.38 Aab	0.986±0.008 Aab	4 503.33±264.11 Ab	4 632.83±272.51 Ab	304.13±24.07 Aa	0.980
SA3	3 258±97 Ba	8.63±0.40 Ab	0.983±0.007 Ab	3 696.14±209.47 Cb	3 837.56±220.51 Ba	246.47±8.45 Bb	0.984
SS3	3 276±308 Ba	7.35±1.55 Aa	0.888±0.084 Aa	3 855.86±323.09 BCa	3 987.47±281.29 ABa	267.19±23.83 ABa	0.982
PA3	3 771±432 ABa	8.42±1.67 Aa	0.929±0.110 Aa	4 381.75±418.94 ABa	4 534.78±429.27 Aa	290.97±28.11 Aa	0.980

处理	SWC	BD/ (g·cm^-3)	Mz/ μm	RS/ (cmol·kg^-1)	DS/ ‰	pH值	DOC/ (g·kg^-1)	POC/ (g·kg^-1)	EOC/ (g·kg^-1)	TOC/ (g·kg^-1)	TP/ (g·kg^-1)	TN/ (g·kg^-1)	Fe²⁺/ (g·kg^-1)
MF1	0.29	1.35	47.77	4.80	6.17	8.05	0.29	1.06	1.22	4.85	474.59	0.44	148.89
MF2	0.43	1.24	41.01	6.14	9.17	7.98	0.28	0.48	1.08	4.78	517.43	0.32	188.15
MF3	0.40	1.20	38.51	6.53	9.72	7.96	0.24	0.39	0.91	4.32	449.29	0.54	251.24
SA1	0.34	1.31	23.74	1.67	4.86	8.15	0.27	0.37	1.50	7.21	522.84	0.57	34.94
SA2	0.46	1.17	15.35	2.57	6.89	7.95	0.31	0.29	2.33	7.17	512.77	0.54	34.52
SA3	0.42	1.29	22.47	4.67	7.42	7.86	0.29	0.56	2.25	8.40	481.41	0.64	235.78
SS1	0.36	1.26	24.19	3.67	18.76	7.82	0.30	0.50	1.84	9.39	472.83	0.53	38.74
SS2	0.35	1.36	32.35	4.44	14.24	7.85	0.31	0.22	1.16	6.53	493.55	0.42	93.14
SS3	0.37	1.35	33.82	5.43	12.98	7.90	0.23	0.49	0.93	6.80	460.26	0.47	238.30
PA1	0.35	1.24	22.59	3.94	2.44	8.42	0.30	0.67	1.44	8.51	536.49	0.56	42.76
PA2	0.44	1.22	27.09	4.43	3.73	8.40	0.22	0.39	1.21	7.24	493.25	0.48	41.54
PA3	0.34	1.31	45.27	3.79	3.14	8.50	0.23	0.96	1.06	6.35	483.46	0.43	198.52