銅尾礦原生演替過程中的土壤生物研究.pdf

1、原生演替是生態(tài)學(xué)的核心理論問題之一,同時(shí)對(duì)指導(dǎo)退化生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)恢復(fù)也有著重要的意義。生態(tài)學(xué)家對(duì)不同生境的原生演替進(jìn)行了廣泛研究,但迄今為止,原生演替過程中、尤其是原生演替初期的土壤生物研究卻鮮有報(bào)道。本文以安徽銅陵已廢棄的銅尾礦庫(kù)為研究對(duì)象,系統(tǒng)研究銅尾礦原生演替過程中土壤生物的演替規(guī)律。
　　 我們選擇裸地(L)、藻類結(jié)皮(Z)、苔-藻混合結(jié)皮(TZ)、苔蘚結(jié)皮(T)和草本植被覆蓋區(qū)(V)作為銅尾礦生態(tài)系統(tǒng)早期演替的系列樣地

2、。另外,選擇臨近山上土壤結(jié)構(gòu)好物種豐富的草本植被區(qū)作為對(duì)演替后期的對(duì)照點(diǎn)(CK),選擇停排放一年的水木沖銅尾砂點(diǎn)作為原生演替早期的對(duì)照點(diǎn)(SL)。用傳統(tǒng)方法對(duì)七個(gè)系列中的土壤動(dòng)物類群進(jìn)行類群鑒定及對(duì)應(yīng)類群個(gè)體數(shù)量的統(tǒng)計(jì)；用T-RFLP克隆文庫(kù)相結(jié)合的方法分析細(xì)菌、真菌和古菌的多樣性及類群組成；用PLFA技術(shù)分析了土壤細(xì)菌、真菌和原生動(dòng)物生物量。主要研究結(jié)果概括如下:
　　 1)從整個(gè)土壤動(dòng)物類群上看,大中型土壤動(dòng)物、螨類和土壤線

3、蟲的種類數(shù)、豐富度及多樣性基本都有從SL和L至三個(gè)結(jié)皮系列(Z、TZ和T)至V系列和CK系列逐步升高的趨勢(shì)。而原生動(dòng)物的種類數(shù)、豐富度及多樣性在草本植被出現(xiàn)以前的五個(gè)演替系列中的分布與上述三類土壤動(dòng)物的分布規(guī)律明顯不同。三類結(jié)皮系列中原生動(dòng)物的種類數(shù)、個(gè)體數(shù)量及多樣性均低于兩個(gè)裸地系列中的對(duì)應(yīng)值,而其生物量則在總體上呈現(xiàn)從裸地、結(jié)皮系列至草本植被系列升高的趨勢(shì)。線蟲總的生物量在七個(gè)系列中除T系列低于L系列外,在總體上也呈現(xiàn)隨演替的進(jìn)行逐

4、漸增加的趨勢(shì)。
　　 2)對(duì)T-RFLP結(jié)果進(jìn)行多樣性分析發(fā)現(xiàn)土壤細(xì)菌、古菌和真菌的多樣性在七個(gè)系列中呈現(xiàn)基本一致的趨勢(shì),都是在SL系列最低,三個(gè)結(jié)皮系列相對(duì)較高,而V和CK系列的多樣性居中；對(duì)細(xì)菌T-RFLP結(jié)果進(jìn)行聚類發(fā)現(xiàn)SL系列與其它從中可以看出SL系列與其它六個(gè)系列差異最大,其次是T、CK和V系列,而Z、Tz和L系列聚為一類,關(guān)系最近;真菌的聚類結(jié)果也是SL系列與其它六個(gè)系列差異最大,其次是T系列和Z系列聚為一類,第三大

5、類是L、CK、TZ和V系列；而古菌的聚類結(jié)果則是CK系列與其它六個(gè)系列差異最大,其次是V系列,其余五個(gè)系列主要聚為SL、T和Z、TZ、L兩類。
　　 3)對(duì)所構(gòu)建的克隆文庫(kù)進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育分析發(fā)現(xiàn),不同系列中的三類微生物的種類群組成也有很大變化。對(duì)細(xì)菌克隆文庫(kù)分析發(fā)現(xiàn)四個(gè)文庫(kù)中的克隆子在Proteobacteria門中都有較高的分布比例(L、TZ、V和CK中的克隆子屬于Proteobacteria門的比例分別為52.9％、26.4％

6、、51.4％和50.9％)。CK系列的細(xì)菌類群組成與其它三個(gè)系列關(guān)系最遠(yuǎn),而TZ和V系列在細(xì)菌類群組成上關(guān)系最近。對(duì)真菌三個(gè)系列的克隆庫(kù)分析發(fā)現(xiàn),真菌在Ascomycota門中的Hypocreales和Eurotiales目及Basidiomycota門中的Agaricales目都有較高的分布比例,而在其它類群中的分布比例差異較大。SL系列中的真菌主要來(lái)自Ascomycota和Basidiomycota門中的9個(gè)目,所占比例比例較高的有

7、三個(gè)目是Ascomycota門的Hypocreales、Eurotiales和Pezizales,比例分別是43.6％、16.7％和11.5％。TZ系列中的真菌也是主要來(lái)自Ascomycota和Basidiomycota門中的9個(gè)目,所占比例比例較高的有四個(gè)目,分別是Ascomycota門的Saccharomycetales、Eurotiales、Hypocreales和Pezizales,比例分別是52.1％、17.7％、12.5％和

8、10.4％。盡管CK系列中的真菌在目一級(jí)的分類級(jí)上只有7個(gè),卻分布于三個(gè)門類(Ascomycota、Basidiomycota和Zygomycota),其中所占比例較高的有三個(gè)目,分別是來(lái)自Basidiomycota門中的Agaricales和Tremellales及Ascomycota門的Hyoocreales,分別占34％、30.1％和15.5％。對(duì)古菌的三個(gè)文庫(kù)分析發(fā)現(xiàn)L系列中的序列全部屬于Euryarchaeota,而TZ和V系

9、列中的克隆子絕大部分屬于Crenarchaeota,其所占比例分別82％和96％。
　　 4)對(duì)七個(gè)系列中反映的土壤動(dòng)物和土壤微生物多樣性和生物量的參數(shù)綜合分析發(fā)現(xiàn),土壤生物類群從兩個(gè)裸地系列到三個(gè)結(jié)皮系列至有草本植物類群出現(xiàn)的兩個(gè)系列在整體上呈現(xiàn)逐漸發(fā)展趨勢(shì)。在三個(gè)結(jié)皮系列中反映土壤生物多樣性及生物量的指標(biāo)由高到低依次是Z、TZ和T。而選做演替后期對(duì)照點(diǎn)的CK系列的綜合生物指標(biāo)顯著高于六個(gè)尾礦系列,V系列與其它系列也均存在顯著

10、差異；結(jié)皮系列中除T系列外其它兩個(gè)系列也與兩個(gè)裸地系列的土壤生物指標(biāo)存在顯著差異(p<0.05)。通過土壤生物參數(shù)與理化性質(zhì)參數(shù)間的相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),土壤中銅含量是控制土壤生物定居的最主要因素。
　　 本論文研究結(jié)果表明,銅尾礦原生演替過程中土壤生物類群的多樣性及生物量在總體上逐漸提高。在土壤結(jié)皮出現(xiàn)前土壤生物類群是一個(gè)緩慢發(fā)展的過程；在草本植物類群出現(xiàn)時(shí),由于土壤生物與結(jié)皮或草本植物的相互促進(jìn)作用,這兩個(gè)時(shí)期是土壤生物快速發(fā)展期,