收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

云南高黎贡山国家自然保护区土壤微生物多样性研究

周慧  
【摘要】: 土壤微生物是生态系统的重要成员,它参与生态系统的物质循环和能量流动,是土壤中最活跃的部分,它们在土壤中的数量与分布一定程度上反映出土壤肥力状况与植物营养的密切关系,同时也反映土壤、植被和气候等综合因素对土壤微生物的影响。因此土壤微生物多样性的保护和研究对系统生态保护具有重要意义。高黎贡山国家级自然保护区位于云南西部中缅边境地区,海拔760-3100m,具有高山、亚高山生物气候垂直带谱自然景观和异常丰富的生物多样性,是中国生物多样性保护具有全球意义的关键区域,被喻为“世界物种基因库”。研究高黎贡山土壤微生物群落结构与功能,揭示其生态分布和区域特异性,为评价高黎贡山地区的生态环境、了解全球变化对高黎贡山地区土壤微生物的影响以及高黎贡山自然保护区保护策略的制定提供科学依据。 本研究采用传统分离培养方法对高黎贡山生物多样性固定监测样地的土壤中主要微生物类群的数量进行研究,探讨其与土壤酶和生态因子的相关性;采用木端限制性酶切片段长度多态性分析(T—RFLP)和基因芯片(GeoChipⅡ)等分子生物学技术对土壤细菌群落、氮循环相关基因(nifH和nosZ)、降解纤维素真菌及11类功能基因的多样性及分布特点进行研究。分离培养了土壤中高效降解纤维素真菌并对其进行分子鉴定。同时探讨了不同植被和海拔高度土壤微生物群落结构与功能的多样性及其主要影响因子。其主要研究结果如下: (1)对高黎贡山海拔960—2 878m的8个生物多样性固定监测样地的土壤微生物进行培养分析,所有样地中细菌数>放线菌数>真菌数,细菌、真菌、放线菌数量随海拔不同而变化,各样地间差异极显著(P<0.05),最高点均出现在海拔2 000m左右的森林样地;好气性纤维素菌和嫌气性纤维素分解菌在低海拔的灌丛和咖啡林数量丰富,而高海拔森林样地中数量相对较低,好气性自生固氮菌和嫌气性自生固氮菌数量在玉米地最高,咖啡林最低,纤维素菌和固氮菌数量在样地间均差异显著(P<0.05)。土壤微生物量碳在玉米地、咖啡林和海拔2 000m的森林样地中偏高且所有样地间差异极显著(P<0.01)。 土壤微生物随海拔高度变化且与土壤酶及生态因子呈现不同程度的相关性。细菌数、总菌数、微生物量碳分别与脲酶和淀粉酶活显著相关(P<0.05);真菌数与淀粉酶活显著相关(P<0.05);嫌气固氮菌与脲酶、蛋白酶、淀粉酶活都显著相关(P<0.05)。细菌数、微生物总数与土壤有机质含量显著相关(P<0.05),放线菌数与全氮、全磷、全钾、海拔、含水量、pH值及温度显著相关(P<0.05);纤维素菌与温度、海拔、含水量显著相关(P<0.05);好气固氮菌与全磷显著相关(P<0.05),嫌气固氮菌与有机质、全氮、全磷及含水量显著相关(P<0.05);微生物量碳与有机质含量显著相关(P<0.05)。说明影响高黎贡山土壤微生物数量和多样性垂直分布的主要生态因子是土壤酶、温度、有机质、含水量。人为耕作活动和土地利用方式的改变、植被类型等因素对微生物量有重要影响,且这种影响具有综合效应。 (2)本研究首次采用核糖体DNA基因文库技术与T-RFLP技术相结合,分析高黎贡山8个不同海拔和植被类型的生物多样性固定监测样地中土壤细菌16S rDNA基因多样性。8个样地Msp I酶切共得到289个OTU,Rsa I酶得到216个OTU。基于Msp I酶切指纹图谱:海拔2 000m左右的森林土壤细菌多样性普遍高于其它海拔和植被的样地,样地内细菌多样性与可培养微生物数量显著相关。16S rDNA文库随机测序150个阳性克隆得到132条特异序列,它们分属细菌的7个门,其中酸杆菌门占总鉴定数的57%,为高黎贡山地区土壤细菌的优势菌群。土地利用方式的不同和温度是影响此地区土壤细菌多样性的主要因素。地理距离和植被类型的差异是影响此地区土壤细菌生态分布的主要因素。此外,土壤pH值可能对群落结构起重要作用,而其它生态因子均与土壤细菌群落结构多样性及生态分布有一定相关。 (3)为了解高黎贡山地区土壤氮循环微生物的群落结构及其差异,利用T-RFLP技术对高黎贡山地区土壤微生物固氮酶基因nifH和反硝酶基因nosZ多样性及生态分布进行研究,研究选取了来自于不同海拔高度、植被类型的8个生物多样性固定监测样地。利用4种限制性内切酶(HaeⅢ、HhaⅠ、#saⅠ和MspⅠ)分别对这两个基因进行T—RFLP分析,两个基因均是用HhaⅠ酶切得到OTU数最多:8个样地共得到63个nifH基因OTU,156个nosZ基因OTU。样地内nifH基因多样性为0.454(样地10)—1.200(样地5),各样地均有3—4个优势菌群,nifH基因多样性与土壤pH值相关性较高,与其它生态因子有不同程度相关,受到土壤耕作制度、植被类型等诸多因素的影响;样地内nosZ基因多样性为0.760(样地10)—1.464(样地13),各样地均有2—4个优势菌群,nosZ基因多样性与温度、海拔、pH值、土壤含水量有较强相关。地理距离和植被类型对nifH和nosZ基因的分布有重要影响。 (4)采用刚果红平板和PDA平板对研究样地土壤中降解纤维素类真菌进行分离培养,通过液体发酵测定其纤维素酶活差异,筛选相对酶活较高的菌株进行形态学和分子生物学鉴定,共得到35株具有较高纤维素酶活真菌,其96h液体发酵测量CMC酶活力范围在79.6(菌株6)-228.9IU(菌株3)。这些株菌分属15个属,其中4株归属于担子菌类(Basidiomycetes)的3个属,占筛选菌株数的11.4%,31株归属于子囊菌类(Ascomycetes)12个属,占筛选菌株数的88.6%。其中曲霉属(Aspergillus)、青霉属(Penicillium)、葡萄状穗霉属(Sttachybotrys)、毛壳霉属(Chaetomium)的真菌共计20株,占总分离菌株数的57.1%,是高黎贡山土壤中降解纤维素类真菌的优势菌群。其中菌株3被鉴定为扩展青霉,其在酶系和对底物利用都有突出特点,具有开发前景。 (5)利用功能基因芯片(GeoChipⅡ)检测高黎贡山高黎贡山海拔960—2 878m的6个样地土壤微生物与碳、氮、磷、硫、磷循环、金属抗性,生物降解相关的11类功能基因。6个样地共检出功能基因1 515个及未知基因27个,各类功能基因检出数:ORG>MET>CDEG>NRED>NIT>DSR>methane ox>CFIX>NFIX>methane gen>PER。样地检出功能基因数目及多样性:样地5>样地10>样地7>样地13>样地15>样地8;土壤微生物功能基因多样性受人为干扰,植被类型、海拔、土壤生态因子等多方面因素共同影响,其中人为干扰和植被类型的变化明显改变了土壤微生物功能群。 重点分析了高黎贡山6个样地土壤微生物与碳、氮循环相关的7类基因:CDEG、CFIX、methane ox、methane gen、NFIX、NIT、NRED。这些基因在各样地检出数、多样性和均匀度均不相同,并且同一类基因在各样地的检出情况也互不相同。碳氮循环基因多样性与土壤有机质、全氮、碳氮比、速效磷和土壤含水量等生态因子有不同程度的相关。不同强度的人为干扰和不同的植被类型,对土壤微生物碳氮循环基因种类与分布有显著差异。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 徐秋芳;张许昌;王绪南;王勇;;毛竹林与马尾松林土壤生物学性质及微生物功能多样性比较[J];浙江林业科技;2008年03期
2 石建光;;科尔沁沙地土壤微生物量碳的测定分析[J];教育教学论坛;2011年14期
3 邬奇峰,姜培坤,王纪杰,吴家森,徐秋芳;板栗林集约经营过程中土壤活性碳演变规律研究[J];浙江林业科技;2005年05期
4 于树;汪景宽;高艳梅;;地膜覆盖及不同施肥处理对土壤微生物量碳和氮的影响[J];沈阳农业大学学报;2006年04期
5 宇万太;姜子绍;柳敏;赵鑫;;不同土地利用方式对土壤微生物生物量碳的影响[J];土壤通报;2008年02期
6 赵先丽;吕国红;于文颖;李丽光;李昌杰;;辽宁省不同土地利用对土壤微生物量碳氮的影响[J];农业环境科学学报;2010年10期
7 王海淇;郭爱雪;邸雪颖;;大兴安岭林火点烧对土壤有机碳和微生物量碳的即时影响[J];东北林业大学学报;2011年05期
8 苑学霞,褚海燕,林先贵,尹睿,胡君利,朱建国;土壤微生物生物量和呼吸强度对大气CO_2浓度升高的响应[J];植物营养与肥料学报;2005年04期
9 胡锋;王霞;李辉信;于建光;王丹丹;;蚯蚓活动对稻麦轮作系统中土壤微生物量碳的影响[J];土壤学报;2005年06期
10 来璐;赵小蓉;李贵桐;林启美;;土壤微生物量磷及碳磷比对加入无机磷的响应[J];中国农业科学;2006年10期
11 张丽华;黄高宝;张仁陟;;旱作条件下免耕对土壤微生物量碳、氮、磷的影响[J];甘肃农业科技;2006年12期
12 李伟;;留茬覆盖免耕保护性耕作对土壤微生物量碳和有机质含量的影响[J];安徽农业科学;2009年10期
13 赵利梅;吴良欢;李永山;武美燕;;水稻强化栽培对稻田土壤生物学特性的影响[J];土壤学报;2009年02期
14 高会议;郭胜利;刘文兆;车升国;;黄土旱塬区冬小麦不同施肥处理的土壤呼吸及土壤碳动态[J];生态学报;2009年05期
15 樊丽琴,南志标,沈禹颖,高崇岳;保护性耕作对黄土高原小麦田土壤微生物量碳的影响[J];草原与草坪;2005年04期
16 薛菁芳;高艳梅;汪景宽;;长期施肥与地膜覆盖对土壤微生物量碳氮的影响[J];中国土壤与肥料;2007年03期
17 来璐;赵小蓉;李贵桐;林启美;;低碳条件下土壤微生物量磷对加入无机磷的响应[J];生态环境;2007年03期
18 宋明伟;李爱宗;蔡立群;张仁陟;;耕作方式对土壤有机碳库的影响[J];农业环境科学学报;2008年02期
19 牛新胜;张宏彦;王立刚;张福锁;李晓林;马永良;;玉米秸秆覆盖冬小麦免耕播种对土壤微生物量碳的影响[J];中国土壤与肥料;2009年01期
20 鲁洋;黄从德;董刚明;兰立达;王旭;;柳杉人工林皆伐后初期土壤有机碳和微生物量碳动态[J];四川林业科技;2010年05期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 程瑞梅;肖文发;李建文;;三峡库区柏木林研究[A];中国林学会2004年年会论文集[C];2004年
2 王勇军;徐华林;昝启杰;;深圳福田鱼塘改造区鸟类监测及评价[A];循环·整合·和谐——第二届全国复合生态与循环经济学术讨论会论文集[C];2005年
3 潘立勇;杨靖;潘宏博;李勇;付红;胡维佳;;云龙湖水体的生物学状况及富营养化评价[A];中国环境科学学会2009年学术年会论文集(第一卷)[C];2009年
4 王建红;邵金丽;车少臣;任桂芳;;北京园林绿地昆虫群落功能团的研究[A];北京市“建设节约型园林绿化”论文集[C];2007年
5 黄红英;章家恩;徐剑;;不同人类活动干扰对土壤动物群落结构的影响研究[A];第五届广东、湖南、江西、湖北四省动物学学术研讨会论文摘要汇编[C];2008年
6 周放;韩小静;蒋爱伍;黄成亮;余丽江;孙仁杰;李相林;;广西金钟山鸟类保护区的鸟类多样性初步研究[A];第八届中国动物学会鸟类学分会全国代表大会暨第六届海峡两岸鸟类学研讨会论文集[C];2005年
7 董慈祥;任兰花;李国全;晁国德;江新林;;麦田节肢动物群落的研究[A];农业生物灾害预防与控制研究[C];2005年
8 徐兆礼;李春鞠;;东海浮游磷虾类多样性研究[A];中国水产学会第五届青年学术年会摘要集[C];2004年
9 吴鹏飞;杨大星;;川西北亚高山草甸土壤动物群落特征[A];中国畜牧兽医学会家畜生态学分会第七届全国代表大会暨学术研讨会论文集[C];2008年
10 蔡邦平;陈俊愉;张启翔;郭良栋;;武汉春、秋季的梅根际丛枝菌根真菌群落变化的研究[A];中国植物园(第十三期)[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周慧;云南高黎贡山国家自然保护区土壤微生物多样性研究[D];湖南农业大学;2008年
2 任佐华;三江源自然保护区土壤微生物结构与功能研究[D];湖南农业大学;2009年
3 薛冬;茶园土壤微生物群落多样性及硝化作用研究[D];浙江大学;2007年
4 曹建华;岩溶土壤系统中生物作用及有机碳转移对于CaCO_3-CO_2-H_2O体系的调节与控制[D];南京农业大学;2001年
5 张书理;内蒙古赛罕乌拉自然保护区植物多样性及其保护研究[D];北京林业大学;2007年
6 李晓京;北京山区森林鸟类多样性及其保护研究[D];北京林业大学;2008年
7 于镇华;垦殖与自然恢复黑土微生物群落结构及生态功能的季节变化[D];中国科学院研究生院(东北地理与农业生态研究所);2012年
8 熊金林;不同营养水平湖泊浮游生物和底栖动物群落多样性的研究[D];华中科技大学;2005年
9 丁珌;福建红树林昆虫群落及主要害虫综合治理技术研究[D];福建农林大学;2007年
10 赵建波;保护性耕作对农田土壤生态因子及温室气体排放的影响[D];山东农业大学;2008年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 刘素娟;渤海湾浮游植物的生态研究[D];天津大学;2007年
2 杨志焕;亚热带人工湿地植物多样性与人工湿地价值评价[D];浙江大学;2006年
3 吴艳光;长白山地区访花昆虫多样性及访花行为的研究[D];东北师范大学;2006年
4 许春梅;黄浦江苏州河着生藻类群落研究及藻类毒性试验[D];华东师范大学;2007年
5 杨杰;四川老君山自然保护区鸟类群落结构及多样性研究[D];四川大学;2007年
6 陈威;重庆马尾松林下苔藓植物对酸雨的指示意义初步研究[D];西南大学;2008年
7 李范成;佳木斯地区蝶类多样性研究[D];东北师范大学;2008年
8 解晶;崇明东滩芦苇(Phragmites australis)群落中昆虫群落的时序动态研究[D];复旦大学;2008年
9 张金旺;乌兰察布草原区两种人工林植被与土壤特征的研究[D];内蒙古农业大学;2010年
10 杨建琴;松嫩草地土壤微生物量碳、氮对模拟增温及氮沉降的响应[D];东北师范大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前9条
1 戴华君通讯员 朱国英;江西高速公路边坡综合防护技术获奖[N];中国交通报;2007年
2 黄锦辉 连煜 赵勇(黄河水利委员会水资源保护局、河南农业大学);湿地的生态与环境影响鸟类群落结构[N];中国水利报;2006年
3 本报记者;工程治理明显促进区域经济社会发展[N];中国绿色时报;2007年
4 林丽明;去年福州重点工程用海面积全省第一[N];福建日报;2008年
5 郑红;现场水面已清 结论今天公布[N];解放日报;2003年
6 刘士林;文化城市需要一个“操作系统”[N];社会科学报;2007年
7 记者 林岳夫;厦门启动海域清淤整治工程[N];中国海洋报;2008年
8 本报记者 高文 实习生 项菲;海洋产业投资成热点[N];农民日报;2004年
9 李晴;高速公路边坡绿化后期养护[N];中国花卉报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978