微生物对鄱阳湖湿地不同围垦时间及土地利用类型的响应

摘要

围垦是导致我国湿地锐减的重要原因之一。研究围垦对湿地土壤微生物群落结构和土壤理化性质的影响，为揭示围垦状态下湿地土壤生态系统的演变奠定基础，也为国家退耕还湖政策的实施提供参考，对湿地资源的保护与合理利用，具有重要的意义。本研究选择鄱阳湖西南部南昌县蒋巷联圩的自然湿地、退耕还湖地以及围垦距今38、48、92年的水稻田、菜地、荒地、鱼塘底泥为对象，比较了不同围垦年限和不同土地利用类型对土壤含水量(SM)、容重(BD)、总有机碳(TOC)、氨态氮(NH4+-N)、硝态氮(NO3-N)、pH值等理化性质及漆酶(ABTS)、β-葡萄糖苷酶(BG)、氨基葡萄糖苷酶(NAG)、木聚糖酶(BX)和磷酸酶(PHOS)等酶活性的影响，采用PCR-DGGE技术测定了各类型土壤的微生物多样性，结果发现：
　　 ⑴不同围垦年限对土壤理化性质有明显的影响。围垦后总有机碳、氨态氮含量、土壤含水量等指标上升明显，而硝态氮、容重、pH等变化不明显。有机碳的变化值得重点关注:自然湿地中有机碳的含量相对较低，约3.56-9.40 g/kg，围垦38年的水稻田土壤中有机碳的含量显著上升，达16.01 g/kg，围垦48年和92年的水稻田土壤中有机碳的含量分别为17.52 g/kg和18.26 g/kg，上升缓慢，表明围垦后有机碳含量的上升可能存在一个阈值。
　　 ⑵围垦改变了鄱阳湖湿地土壤微生物的类群。土壤酶活性是显示土壤中微生物类群数的重要依据之一。对围垦38年、48年和92年的水稻田土壤分析发现，随着围垦时间的增加，土壤中漆酶的活性下降，β-葡萄糖苷酶、木聚糖酶、氨基葡萄糖苷酶、磷酸酶等酶的活性则显著增长。对不同土壤中的细菌、真菌16SrDNA采用PCR-DGGE进行检验，发现自然湿地中微生物的种类最丰富，随着围垦时间的延长，PCR-DGGE指纹图谱中的条带数逐渐减少，表明微生物的类群数随围垦时间的延长而减少。Biolog技术检测围垦不同时间后土壤中的微生物，发现在6种不同类型的碳源培养下自然湿地中的微生物生长情况绝大多数时候明显好于有一定围垦历史的土壤。
　　 ⑶退耕还湖是恢复湿地生态的有效办法。本研究对退耕还湖25年的样地分析表明：退耕地的土壤酶活性得到恢复:退耕还湖地的各类酶活性与自然湿地类似程度高，与仍在种植水稻的围垦地差异很大；退耕地的微生物类群得到恢复:退耕还湖地的PCR-DGGE指纹图谱与自然湿地类似程度高，与仍在种植水稻的围垦地差异很大;退耕还湖地的Biolog检测微生物生长曲线与自然湿地类似程度高，与仍在种植水稻的围垦地差异很大。
　　 ⑷不同土地利用类型可造成土壤微生物类群的变化。对水稻田、菜地、鱼塘底泥、荒地四种不同土地利用类型的研究表明，4种土地利用类型对土壤的各种理化性质有显著影响，包括含水量、容重、总有机碳含量、氨态氮和硝态氮的含量以及土壤中漆酶、木聚糖酶、氨基葡萄糖苷酶、磷酸酶等的酶活性。PCR-DGGE指纹图谱的检测也表明4种土地利用类型的土壤中细菌和微生物类群数有明显的变化。

目录

声明

摘要

第1章 引言

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 湿地的生态功能

1．2．2 湿地土壤特性、酶活性及微生物类群的研究进展

1．2．3 鄱阳湖湿地特征

1．3 研究内容

第2章 微生物对鄱阳湖湿地不同围垦时间的响应

2．1 材料与方法

2．1．1 选择样地与采样

2．1．2 样品处理

2．1．3 土壤理化性质的测定

2．1．4 土壤酶活性的测定

2．1．5 土壤DNA提取与PCR-DGGE

2．1．6 Biolog分析

2．2 结果与分析

2．2．1 不同围垦年限对土壤理化性质的影响

2．2．2 不同围垦年限对土壤酶活性的影响

2．2．3 不同围垦年限对土壤微生物群落的影响

第3章 微生物对鄱阳湖湿地不同土地利用类型的响应

3．1 材料与方法

3．1．1 选择样地与采样

3．1．2 样品处理

3．1．3 土壤理化性质的测定

3．1．4 土壤酶活性的测定

3．1．5 土壤DNA提取与PCR-DGGE

3．2 结果与分析

3．2．1 不同土地利用类型对土壤理化性质的影响

3．2．2 不同土地利用类型对土壤酶活性的影响

3．2．3 不同土地利用类型对土壤微生物类群的影响

第4章 结论与展望

4．1 围垦影响了鄱阳湖湿地土壤有机C的积累

4．2 围垦改变了鄱阳湖湿地土壤微生物的类群

4．3 退耕还湖是恢复湿地生态的有效办法

4．4 不同土地利用类型可造成土壤微生物类群的变化

4．5 展望

参考文献

致谢

在读期间公开发表论文(著)及科研情况