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《哈尔滨师范大学》 2017年
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七星河湿地微生物群落结构与环境因子响应研究

纪垚  
【摘要】:作为湿地生态系统中最重要的组分之一,微生物在湿地土壤介质的养分循环、土壤成分构成及土壤生态恢复等方面均起非常重要的作用,微生物对外界土壤环境的改变非常敏感,具体通过微生物的群落组成变化和多样性改变等方面来体现,微生物群落组成和多样性被认为是评价土壤质量变化的重要因子。七星河湿地是三江平原典型性、原始性的代表湿地,近年来,由于上游农业开发及人为因素干扰,使得七星河湿地的总面积减少,生物多样性明显的下降,因此,研究七星河湿地中土壤微生物群落结构及多样性的变化,环境因子和微生物之间的响应关系对于湿地生态系统恢复具有深远的意义。本研究在中国东北部七星河湿地保护区内进行,选取退耕还湿土壤样品作为代表性样地,将自然湿地和退耕还林土壤样品作为对照,研究湿地土壤理化性质变化规律,应用传统微生物培养法测定微生物数量,应用高通量测序技术解析微生物群落结构,明确微生物的数量与群落构成的变化规律,理化性质与微生物之间的相关性,为三江平原湿地恢复进程中微生物资源合理利用提供理论支持。对土壤理化性质pH、有机质(OM)、总盐分(TS)、总氮(TN)、总磷(TP)、含水量(SWC)分析表明,退耕还湿土壤中OM、TS、TN、TP含量显著高于自然湿地和退耕还林,退耕还湿有助于湿地土壤中营养物质的提高,相关性分析表明pH、OM、TS、TN、TP、SWC之间呈现出一定的相关性,表明N、P等元素在生物化学的循环中起着促进或抑制的作用。微生物数量分析得出,七星河湿地土壤环境中含量最多的是细菌,放线菌其次,而数量最少的是真菌,退耕还湿有助于提高总的微生物数量,微生物数量与理化性质相关性分析表明,微生物数量随TS的增加而增多,随SWC的增加而减少。高通量测序技术被应用于微生物群落组成的分析,185601条序列分属于12个不同的门,主要包含变形菌门(Proteobacteria),酸杆菌门(Acidobacteria),放线菌门(Actinobacteria),拟杆菌门(Bacteroidetes),绿弯菌门(Chloroflexi),厚壁菌门(Firmicutes),疣微菌门(Verrucomicrobia),芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),硝化螺旋菌门(Nitrospirae),浮霉菌门(Planctomycetes),蓝藻门(Cyanobacteria)和Saccharibacteria。其中,Proteobacteria(20.75%~32.63%),Acidobacteria(14.38%~33.95%)和Actinobacteria(11.36%~19.00%)为优势菌门(相对丰度10%)。主要菌纲为酸杆菌纲(Acidobacteria),放线菌纲(Actinobacteria),α-变形菌纲(Alphaproteobacteria),β-变形菌纲(Betaproteobacteria)和δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)。多样性分析表明,退耕还湿Ace、Chao和Shannon多样性指数高于自然湿地和退耕还林,退耕还湿有助于提高微生物群落的多样性。土壤理化性质与微生物之间的相关性分析得出,七星河湿地微生物多样性及各微生物的分布是由多种环境因子共同作用的结果,OM、TS、TN和TP是微生物Shannon多样性指数的主要影响因素,TN对Proteobacteria分布的影响较大,OM、TN及TP对Acidobacteria分布的影响较大,TP是影响Actinobacteria分布的主要因素。
【学位授予单位】:哈尔滨师范大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:S154.3

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