暖化濕地土壤磷素與微生物群落的響應(yīng)特征及其生態(tài)關(guān)聯(lián)性研究.pdf

1、濕地生態(tài)系統(tǒng)在水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)及生物多樣性保護等方面具有獨特的生態(tài)功能，而在全球氣候變暖背景下，濕地生態(tài)系統(tǒng)受到了廣泛的影響，這包括對濕地土壤生源要素循環(huán)的影響。磷素被認(rèn)為是引起水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵限制因子，同時濕地土壤磷素生物地球化學(xué)循環(huán)與水體富營養(yǎng)化具有密切關(guān)系。眾所周知，微生物在濕地土壤磷素生物地球化學(xué)循環(huán)過程中扮演著重要角色，而濕地土壤微生物對氣候暖化的響應(yīng)也呈現(xiàn)出不確定性。因此，本研究以暖化濕地微宇宙生境研究平臺為基礎(chǔ)，選取了

2、長三角南區(qū)6處具有不同磷庫特征的濕地區(qū)域作為研究對象，采用了高通量測序技術(shù)及核磁共振技術(shù)分別對土壤微生物群落物種組成，不同磷素形態(tài)進行了表征分析，同時從統(tǒng)計學(xué)角度闡釋了暖化條件下不同磷素形態(tài)的動態(tài)變化與微生物響應(yīng)的關(guān)聯(lián)性，以期探究暖化條件下濕地土壤磷庫與微生物群落動態(tài)響應(yīng)特征及其生態(tài)關(guān)聯(lián)性。本研究取得的主要結(jié)論如下:
　　(1)在季節(jié)尺度和全年尺度上，暖化誘導(dǎo)下發(fā)生顯著性差異的物種主要集中在放線菌門、變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門、

3、硝化螺旋菌門、綠彎菌門和浮霉菌門等。在春季，暖化作用導(dǎo)致了低營養(yǎng)土壤的酸桿菌門的相對豐度顯著下降11％，而中等營養(yǎng)土壤的硝化螺旋菌門的相對豐度顯著升高43％。在夏季，暖化作用導(dǎo)致了中等營養(yǎng)土壤的擬桿菌門的相對豐度顯著下降33％，而綠彎菌門的相對豐度顯著升高7％。在秋季，暖化作用分別導(dǎo)致了低營養(yǎng)、中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)三種不同營養(yǎng)土壤的厚壁菌門的相對豐度顯著下降80％、74％和72％。同時低營養(yǎng)土壤的酸桿菌門和綠彎菌門的相對豐度分別顯著上升7％

4、和42％，中等營養(yǎng)土壤的變形菌門、酸桿菌門和綠彎菌門的相對豐度分別顯著升高18％、24％和12％，高營養(yǎng)土壤的變形菌門的相對豐度顯著升高43％。在冬季，暖化作用導(dǎo)致了低營養(yǎng)和中等營養(yǎng)土壤的硝化螺旋菌門的相對豐度分別顯著升高54％和66％。在全年尺度下，暖化作用導(dǎo)致了低營養(yǎng)、中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)三種不同營養(yǎng)土壤的厚壁菌門的相對豐度分別顯著下降63％、50％和56％。低營養(yǎng)土壤的綠硫菌門和浮霉菌門的相對豐度顯著升高30％和13％，中等營養(yǎng)土壤的

5、擬桿菌門的相對豐度顯著下降33％，而硝化螺旋菌門和變形菌門的相對豐度分別顯著升高56％和8％。高營養(yǎng)土壤的浮霉菌門和變形菌門的相對豐度分別顯著升高29％和13％。
　　(2)核磁共振分析結(jié)果表明低營養(yǎng)、中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)三種不同營養(yǎng)土壤的磷素形態(tài)主要以正磷酸鹽和磷酸單酯為主。暖化誘導(dǎo)下，三種不同營養(yǎng)土壤的磷素形態(tài)在季節(jié)尺度和全年尺度上均呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)特征。在春季，暖化作用導(dǎo)致了高營養(yǎng)土壤的正磷酸鹽的相對豐度顯著下降31％，而磷酸二

6、酯的相對豐度顯著升高113％。在夏季，暖化作用導(dǎo)致了低營養(yǎng)土壤的焦磷酸鹽和多聚磷酸鹽的相對豐度分別顯著下降38％和40％。在秋季，暖化作用下沒有磷素形態(tài)表現(xiàn)出顯著性差異，在冬季，暖化作用導(dǎo)致了高營養(yǎng)土壤的膦酸脂的相對豐度顯著升高136％。在全年尺度下，暖化作用導(dǎo)致了高營養(yǎng)土壤的磷酸二酯和焦磷酸鹽的相對豐度分別顯著升高60％和86％，中等營養(yǎng)土壤的磷酸單酯、膦酸脂、焦磷酸鹽和多聚磷酸鹽的相對豐度分別顯著升高13％、46％、37％和23％。

7、而中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)土壤的正磷酸鹽的相對豐度分別顯著下降10％和16％。
　　(3)暖化誘導(dǎo)下，中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)土壤的變形菌門的顯著升高與正磷酸鹽的顯著下降具有顯著的負(fù)相關(guān)性，同時分別與高營養(yǎng)土壤的磷酸二酯和中等營養(yǎng)土壤狀態(tài)下的磷酸單酯的顯著升高具有顯著的正相關(guān)性。
　　(4)因此，本研究表明暖化作用對濕地土壤微生物群落及磷素形態(tài)具有顯著的影響效應(yīng)，同時暖化誘導(dǎo)下濕地土壤微生物群落組成的顯著性變化能夠?qū)е铝讕觳煌M分發(fā)生潛在變