安徽銅陵銅尾礦原生演替過(guò)程中的土壤固氮菌研究.pdf

1、生物可利用氮的缺乏是原生演替早期生物生長(zhǎng)的主要限制因子之一。固氮微生物通過(guò)生物固氮作用為這種氮素匾乏的生態(tài)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的N來(lái)源，提高土壤基質(zhì)的營(yíng)養(yǎng)水平，從而促進(jìn)后期演替物種成功定居，固氮菌在尾礦原生演替進(jìn)程中扮演重要角色。
　　 本文以安徽銅陵已棄置20年銅尾礦的原生演替過(guò)程為模式，選擇裸地(BT)、藻類(lèi)結(jié)皮(AC)、苔藻混合結(jié)皮(AMC)、苔蘚結(jié)皮(MC)和高等植物覆蓋區(qū)域(VEG)作為尾礦原生演替的系列樣地；選擇鄰近山上土壤

2、結(jié)構(gòu)好且物種豐富的草本植被區(qū)作為演替后期的對(duì)照點(diǎn)(CK)。通過(guò)末端限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性(TRFLP)、克隆文庫(kù)和熒光定量PCR(qPCR)等方法，結(jié)合土壤理化特征相關(guān)分析，闡明銅尾礦原生演替過(guò)程中固氮微生物的群落結(jié)構(gòu)及其豐度變化規(guī)律。主要研究結(jié)果如下：
　　 (1)固氮菌多樣性在尾礦演替過(guò)程中總體上呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì)，其中以裸地最低，生物結(jié)皮系列最高。這些固氮微生物主要分布在藍(lán)藻門(mén)和變形細(xì)菌門(mén)(主要是α-Proteobacter

3、ia)，前者主要存在于結(jié)皮系列中，而后者在演替各個(gè)階段都有分布。生物結(jié)皮是尾礦原生演替過(guò)程中的一個(gè)重要階段，而固氮藍(lán)藻是生物結(jié)皮系列主要的N素來(lái)源。
　　 (2)銅尾礦中固氮菌數(shù)量豐富。在所研究的樣地中，每克土含有的nifH基因拷貝數(shù)在5.06×105(BT)和3.47×108(CK)之間，總體來(lái)說(shuō)，隨著銅尾礦原生演替的發(fā)展，固氮微生物數(shù)量呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)。nifH基因拷貝數(shù)和土壤重金屬含量負(fù)相關(guān)(p＜0.05)，而與碳氮水平

4、呈顯著正相關(guān)(p＜0.01)，這可能與演替后期生物結(jié)皮和高等植物在改善土壤基質(zhì)和減少環(huán)境干擾方面的貢獻(xiàn)有關(guān)。
　　 (3)銅尾礦原生演替過(guò)程(BT-BSCs-VEG)是一個(gè)土壤基質(zhì)發(fā)展的過(guò)程，固氮微生物在演替早期發(fā)揮重要作用，主要表現(xiàn)為緩解土壤氮素缺乏的環(huán)境脅迫，為后期生物結(jié)皮和高等植物的定居提供必需的氮素來(lái)源。
　　 本研究通過(guò)比較銅尾礦原生演替過(guò)程中固氮微生物的種類(lèi)組成及其豐度變化，揭示固氮菌在促進(jìn)原生演替進(jìn)程中的作