灌木林火對(duì)土壤微生物群落的影響.pdf

1、目的：林火是森林生態(tài)系統(tǒng)的重要干擾者之一。林火的發(fā)生能改變上層林及地下土壤生態(tài)環(huán)境和生物群落結(jié)構(gòu)。微生物是土壤生態(tài)重要的一部分，是土壤物質(zhì)交換、運(yùn)輸和轉(zhuǎn)化循環(huán)的重要參與者，對(duì)維護(hù)土壤結(jié)構(gòu)、保持土壤肥力起著重要的作用。由于微生物具有不同于其他生物的共性，它們對(duì)環(huán)境變化尤為敏感，其群落結(jié)構(gòu)對(duì)火干擾能快速響應(yīng)。遭受林火后微生物群落的演替過程和模式不同于植物。因此研究火燒后土壤微生物群落的即時(shí)變化和演替過程，可以了解微生物在自然條件下應(yīng)對(duì)火干擾

2、后發(fā)生的生態(tài)過程，幫助人們進(jìn)一步理解林火的生態(tài)作用。
　　 方法：本文是以灌木林火燒后土壤微生物為研究對(duì)象，在火燒后18 h采集火燒和對(duì)照土壤，提取跡地和對(duì)照未燒地土壤總DNA，構(gòu)建火燒土壤和對(duì)照土壤古菌16S rRNA基因文庫(kù)和細(xì)菌16S rRNA基因文庫(kù)，通過比較兩個(gè)土壤古菌和兩個(gè)土壤細(xì)菌16S rRNA基因文庫(kù)的差異來評(píng)價(jià)古菌和細(xì)菌群落對(duì)火燒的快速響應(yīng)。采集火燒后1 d、2、4、8、10、12、15個(gè)月的表層土壤，提取跡地

3、和對(duì)照未燒地土壤總DNA，擴(kuò)增熒光標(biāo)記細(xì)菌16S rRNA序列，采用T-RFLP（Terminal Restriction Fragment Length Polymorphism）指紋圖譜分析方法研究灌木林火燒后細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化的動(dòng)態(tài)過程；采集火燒后1 d、2、4、8、10、12、15個(gè)月的表層土壤，采用BIOLOG微平板技術(shù)研究火燒后土壤微生物功能多樣性的變化。
　　 結(jié)果：研究微生物群落對(duì)火燒的快速響應(yīng)結(jié)果表明：（1）灌木

4、林燒后18h，跡地土壤古菌Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)均低于對(duì)照土壤；相對(duì)未燒土壤，9個(gè)低豐度土壤古菌種群在火燒土壤中缺失，對(duì)照土壤中3個(gè)優(yōu)勢(shì)古菌種群在火燒后相對(duì)豐度變化不明顯。（2）火燒地土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)和對(duì)照有顯著差異（p<0.05）。火燒土壤中α-變形菌綱、β-變形菌綱、γ-變形菌綱、放線菌門、芽單胞菌門的克隆分離頻率高于對(duì)照土壤。采用T-RFLP法分析細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化結(jié)果顯示：（1）火燒后2個(gè)月土壤細(xì)菌種群數(shù)目最

5、低，總體群落結(jié)構(gòu)與對(duì)照差異最為明顯，此時(shí)出現(xiàn)新的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群，為草酸桿菌科中的種群；并且火燒前占優(yōu)勢(shì)的酸桿菌門菌群相對(duì)豐度明顯減少。（2）火燒1年后，跡地土壤中原失去優(yōu)勢(shì)的某些細(xì)菌種群恢復(fù)明顯，此時(shí)土壤細(xì)菌種群數(shù)與火燒后2、4、8、10月相比明顯增加。（3）火燒1年零3個(gè)月后，跡地土壤細(xì)菌種群數(shù)仍低于對(duì)照未燒土壤，并且細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與對(duì)照相比存在明顯差異。采用BIOLOG微平板技術(shù)研究灌木林火燒后土壤微生物群落功能多樣性的變化，結(jié)果表明：（

6、1）火燒后1d，土壤微生物活性和功能多樣性最低，代謝特征與對(duì)照差別最為明顯。（2）土壤微生物活性和功能多樣性隨火燒后時(shí)間的延長(zhǎng)逐漸增加，至火燒后15月時(shí)，跡地土壤微生物活性和功能多樣性與對(duì)照相當(dāng)，群落總體代謝特征也與對(duì)照相似。
　　 結(jié)論：
　　 （1）在小時(shí)尺度上，高強(qiáng)度灌木林火使土壤古菌多樣性立即降低，低豐度土壤古菌種群對(duì)火干擾敏感，高豐度古菌種群結(jié)構(gòu)火燒后無明顯變化。細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)受火燒干擾即時(shí)變化明顯，火燒后某些菌