文峪河上游河岸带不同植被类型土壤nirS反硝化菌群结构及功能
发布时间：2022-01-12 20:33
以文峪河上游河岸带不同演替阶段的8种植被类型五花草甸（WH）、沙棘林（HR）、柳树林（SS）、山杨林（PC）、山杨白桦林（PQ）、山杨白桦落叶松林（PQL）、落叶松云杉林（LP）和云杉林（PM）土壤为研究对象,采用高通量测序技术测定nirS反硝化细菌群落组成及相对丰度,乙炔抑制法测定反硝化酶活性（DEA）。对其土壤理化性质及反硝化细菌群落组成及相对丰度进行方差分析,采用冗余分析（RDA）和Spearman相关性分析不同植被类型及土层反硝化细菌群落结构及功能及土壤理化因子的关联性。结果表明:1)不同植被类型及土层土壤理化因子存在显著差异,柳树林（SS）0—15 cm土层硝态氮（NO+3-N）含量显著高于其他植被类型各土层;2)土壤反硝化菌群多样性指数在五花草甸（WH）、山杨白桦林（PQ）和云杉林（PM）中较其他植被类型高;3)沙棘林（HR）及柳树林（SS）反硝化酶活性（DEA）显著高于其他植被类型;4)不同植被类型反硝化优势菌群分布存在显著差异及特异性,如浮霉菌门（Planctomycetes）仅在落叶松云杉混交林（LP）和云杉林（PM）植被类...
【文章来源】：生态学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
文峪河上游河岸不同植被类型土壤nirS 型反硝化菌群相对丰度组成(门水平)
表4 文峪河上游河岸土壤反硝化酶活性、菌群多样性及优势菌群与土壤理化性质相关系数Table 4 Correlation coefficient among DEA, denitrifiers diversiy, dominant taxas and soil properties of upper Wenyuhe watershed 项目Item 土壤理化性质 Soil physicochemical properties pHwater 有机碳Soil organic carbon SOC/(g/kg) 速效磷Available phosphorusAP/(mg/kg) 含水量Soil moistureSM/% 全氮Total nitrogenTN/(g/kg) 铵态氮 Ammonium nitrogenNH+4-N/(mg/kg) 硝态氮Nitrate nitrogenNO+3-N/(mg/kg) 植被类型 Vegetation types -0.05 0.39** 0.29* 0.37** 0.28 0.22 0.02 土层 Soil layers 0.44** -0.67** -0.62** -0.73** -0.62** -0.80** -0.12 反硝化酶活性Denitrifying enzyme acivity -0.08 0.01 0.07 -0.10 0.24 0.00 0.29* Chao1指数 Chao1 -0.01 -0.02 -0.09 -0.08 -0.14 0.36* -0.15 香农指数 Shannon 0.14 0.05 -0.03 -0.07 -0.08 0.19 -0.23 变形菌门 Proteobacteria -0.27 -0.05 0.07 -0.06 0.19 -0.02 0.46** 厚壁菌门 Firmicutes 0.30* -0.32* -0.08 -0.20 -0.10 0.02 -0.37** 放线菌门 Actinobacteria -0.21 0.03 0.08 0.16 0.15 -0.13 0.47** 绿弯菌门 Chloroflexi -0.13 0.47** 0.15 0.22 -0.03 0.16 -0.01 浮霉菌门 Planctomycetes 0.10 0.06 0.03 -0.03 -0.19 -0.20 0.22 *:在P≤0.05水平上差异显著,**:在P≤0.01水平上差异显著(Tukey 检验法)通过冗余分析可知(图6):土层深度与土壤总有机碳(SOC)、有效磷(AP)、土壤含水量(SM)、土壤总氮(TN)、土壤铵态氮和硝态氮含量呈极显著负相关关系,而与土壤pH值呈显著正相关关系;不同植物植被类型之间的土壤总有机碳(TOC)、有效磷(AP)、土壤含水量(SM)等土壤理化因子有明显的差异。红长命菌属(Rubrivivax)、固氮螺菌属(Azospira)、硫针菌属(Sulfuritalea)、罗河杆菌属(Rhodanobacter)、艾德昂菌属(Ideonella)、草螺菌属(Herbaspirillum)和固氮弧菌属(Azoarcus)等属受土壤硝态氮含量的影响较为显著,且对土壤反硝化酶活性的贡献值较大;贪铜菌属(Cupriavidus)、副球菌属(Paracoccus)、磁螺菌属(Magnetospirillum)、芽孢杆菌属(Bacillus)、固氮螺菌属(Azospirillum)、假单孢菌属(Pseudomonas)、陶厄氏菌属(Thauera)和迪诺氏杆菌属(Dinoroseobacter)等属受土层深度和土壤pH土壤值影响较为明显,对土壤反硝化菌群多样性贡献值较大;Pseudogulbenkiania属、博德特氏菌属(Bordetella)、多形菌属(Polymorphum)、劳尔氏菌属(Ralstonia)和Aromatoleum等属受植被类型差异影响较大。
土壤反硝化菌群多样性受植被类型和土层相互作用的影响(图2)。沙棘灌木林(HR)15—30 cm土层反硝化菌群多样性Chao1指数显著高于其他植被类型各土层,山杨白桦落叶松林 (PQL)15—30 cm土层Chao1指数最低;云杉林(PM) 0—15 cm土层、山杨白桦落叶松林(PQL) 0—15 cm土层和五花草甸(WH)15—30 cm土层Shannon指数最高,山杨白桦落叶松林(PQL)15—30 cm土层最低,且差异显著。结合植被类型演替分析,土壤反硝化菌群多样性指数变化大致呈“W”型趋势,即五花草甸(WH)(演替I期)、山杨白桦林(PQ)(演替III期)和云杉林(PM)(演替VI期)土壤反硝化菌群多样性较高。土壤反硝化酶活性是反映土壤反硝化功能重要指标。由图3可知,土壤反硝化酶活性受植被类型和土层相互作用的影响,演替II阶段,沙棘灌木林(HR)和柳树灌木林(SS) 0—15 cm土层土壤反硝化酶活性最高,其15—30 cm土层土壤反硝化酶活性次之,且二者之间差异不显著。即与其他植被类型相比,沙棘灌木林(HR)和柳树灌木林(SS)土壤反硝化功能较强。结合植被类型演替分析,土壤反硝化酶活性变化呈倒“V”型趋势,即演替II期的沙棘灌木林(HR)和柳树灌木林(SS)土壤反硝化酶活性较强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型农田退耕后土壤真菌与细菌群落的演替[J]. 张露琪,张志明,张丽梅,王军涛. 生态学报. 2019(08)
[2]典型草原区不同生境反硝化菌群的空间特征[J]. 芦燕,曾静,赵吉,王斌,张少华,希尼尼根,于景丽. 微生物学通报. 2019(04)
[3]不同类型植被河岸缓冲带对模拟径流及总磷的消减研究[J]. 孙东耀,仝川,纪钦阳,谭立山,张玉珍,卓桂华,张健,林啸. 环境科学学报. 2018(06)
[4]不同放牧强度下土壤氨氧化和反硝化微生物的变化特征[J]. 孙翼飞,沈菊培,张翠景,韩国栋,红梅,赵巴音那木拉,贺纪正. 生态学报. 2018(08)
[5]大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态[J]. 牛晓燕,刘志强,赵晶晶,王雨晴,程宇琪,杜浩,张成福. 微生物学通报. 2017(08)
[6]基于高通量测序的两种植被恢复类型根际土壤细菌多样性研究[J]. 戴雅婷,闫志坚,解继红,吴洪新,徐林波,侯向阳,高丽,崔艳伟. 土壤学报. 2017(03)
[7]黔西北不同土地利用类型下土壤全氮及硝态氮的分布与残留[J]. 薛晓辉,赵常万,张嵩. 草地学报. 2016(04)
[8]覆盖措施对雷竹林地土壤硝化和反硝化作用的影响[J]. 叶莉莎,陈双林,郭子武. 生态学杂志. 2016(04)
[9]消落带生态系统氮素截留转化的主要机制及影响因素[J]. 杨丹,樊大勇,谢宗强,张爱英,熊高明,赵常明,徐文婷. 应用生态学报. 2016(03)
[10]澎溪河消落带典型植物群落根际土壤无机氮形态及氮转化酶活性[J]. 王晓锋,刘红,张磊,罗珍,袁兴中,岳俊生,蔚建军. 中国环境科学. 2015(10)
本文编号：3585418
【文章来源】：生态学报. 2020,40(06)北大核心CSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
文峪河上游河岸不同植被类型土壤nirS 型反硝化菌群相对丰度组成(门水平)
表4 文峪河上游河岸土壤反硝化酶活性、菌群多样性及优势菌群与土壤理化性质相关系数Table 4 Correlation coefficient among DEA, denitrifiers diversiy, dominant taxas and soil properties of upper Wenyuhe watershed 项目Item 土壤理化性质 Soil physicochemical properties pHwater 有机碳Soil organic carbon SOC/(g/kg) 速效磷Available phosphorusAP/(mg/kg) 含水量Soil moistureSM/% 全氮Total nitrogenTN/(g/kg) 铵态氮 Ammonium nitrogenNH+4-N/(mg/kg) 硝态氮Nitrate nitrogenNO+3-N/(mg/kg) 植被类型 Vegetation types -0.05 0.39** 0.29* 0.37** 0.28 0.22 0.02 土层 Soil layers 0.44** -0.67** -0.62** -0.73** -0.62** -0.80** -0.12 反硝化酶活性Denitrifying enzyme acivity -0.08 0.01 0.07 -0.10 0.24 0.00 0.29* Chao1指数 Chao1 -0.01 -0.02 -0.09 -0.08 -0.14 0.36* -0.15 香农指数 Shannon 0.14 0.05 -0.03 -0.07 -0.08 0.19 -0.23 变形菌门 Proteobacteria -0.27 -0.05 0.07 -0.06 0.19 -0.02 0.46** 厚壁菌门 Firmicutes 0.30* -0.32* -0.08 -0.20 -0.10 0.02 -0.37** 放线菌门 Actinobacteria -0.21 0.03 0.08 0.16 0.15 -0.13 0.47** 绿弯菌门 Chloroflexi -0.13 0.47** 0.15 0.22 -0.03 0.16 -0.01 浮霉菌门 Planctomycetes 0.10 0.06 0.03 -0.03 -0.19 -0.20 0.22 *:在P≤0.05水平上差异显著,**:在P≤0.01水平上差异显著(Tukey 检验法)通过冗余分析可知(图6):土层深度与土壤总有机碳(SOC)、有效磷(AP)、土壤含水量(SM)、土壤总氮(TN)、土壤铵态氮和硝态氮含量呈极显著负相关关系,而与土壤pH值呈显著正相关关系;不同植物植被类型之间的土壤总有机碳(TOC)、有效磷(AP)、土壤含水量(SM)等土壤理化因子有明显的差异。红长命菌属(Rubrivivax)、固氮螺菌属(Azospira)、硫针菌属(Sulfuritalea)、罗河杆菌属(Rhodanobacter)、艾德昂菌属(Ideonella)、草螺菌属(Herbaspirillum)和固氮弧菌属(Azoarcus)等属受土壤硝态氮含量的影响较为显著,且对土壤反硝化酶活性的贡献值较大;贪铜菌属(Cupriavidus)、副球菌属(Paracoccus)、磁螺菌属(Magnetospirillum)、芽孢杆菌属(Bacillus)、固氮螺菌属(Azospirillum)、假单孢菌属(Pseudomonas)、陶厄氏菌属(Thauera)和迪诺氏杆菌属(Dinoroseobacter)等属受土层深度和土壤pH土壤值影响较为明显,对土壤反硝化菌群多样性贡献值较大;Pseudogulbenkiania属、博德特氏菌属(Bordetella)、多形菌属(Polymorphum)、劳尔氏菌属(Ralstonia)和Aromatoleum等属受植被类型差异影响较大。
土壤反硝化菌群多样性受植被类型和土层相互作用的影响(图2)。沙棘灌木林(HR)15—30 cm土层反硝化菌群多样性Chao1指数显著高于其他植被类型各土层,山杨白桦落叶松林 (PQL)15—30 cm土层Chao1指数最低;云杉林(PM) 0—15 cm土层、山杨白桦落叶松林(PQL) 0—15 cm土层和五花草甸(WH)15—30 cm土层Shannon指数最高,山杨白桦落叶松林(PQL)15—30 cm土层最低,且差异显著。结合植被类型演替分析,土壤反硝化菌群多样性指数变化大致呈“W”型趋势,即五花草甸(WH)(演替I期)、山杨白桦林(PQ)(演替III期)和云杉林(PM)(演替VI期)土壤反硝化菌群多样性较高。土壤反硝化酶活性是反映土壤反硝化功能重要指标。由图3可知,土壤反硝化酶活性受植被类型和土层相互作用的影响,演替II阶段,沙棘灌木林(HR)和柳树灌木林(SS) 0—15 cm土层土壤反硝化酶活性最高,其15—30 cm土层土壤反硝化酶活性次之,且二者之间差异不显著。即与其他植被类型相比,沙棘灌木林(HR)和柳树灌木林(SS)土壤反硝化功能较强。结合植被类型演替分析,土壤反硝化酶活性变化呈倒“V”型趋势,即演替II期的沙棘灌木林(HR)和柳树灌木林(SS)土壤反硝化酶活性较强。
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型农田退耕后土壤真菌与细菌群落的演替[J]. 张露琪,张志明,张丽梅,王军涛. 生态学报. 2019(08)
[2]典型草原区不同生境反硝化菌群的空间特征[J]. 芦燕,曾静,赵吉,王斌,张少华,希尼尼根,于景丽. 微生物学通报. 2019(04)
[3]不同类型植被河岸缓冲带对模拟径流及总磷的消减研究[J]. 孙东耀,仝川,纪钦阳,谭立山,张玉珍,卓桂华,张健,林啸. 环境科学学报. 2018(06)
[4]不同放牧强度下土壤氨氧化和反硝化微生物的变化特征[J]. 孙翼飞,沈菊培,张翠景,韩国栋,红梅,赵巴音那木拉,贺纪正. 生态学报. 2018(08)
[5]大兴安岭森林火烧后不同演替阶段土壤细菌多样性动态[J]. 牛晓燕,刘志强,赵晶晶,王雨晴,程宇琪,杜浩,张成福. 微生物学通报. 2017(08)
[6]基于高通量测序的两种植被恢复类型根际土壤细菌多样性研究[J]. 戴雅婷,闫志坚,解继红,吴洪新,徐林波,侯向阳,高丽,崔艳伟. 土壤学报. 2017(03)
[7]黔西北不同土地利用类型下土壤全氮及硝态氮的分布与残留[J]. 薛晓辉,赵常万,张嵩. 草地学报. 2016(04)
[8]覆盖措施对雷竹林地土壤硝化和反硝化作用的影响[J]. 叶莉莎,陈双林,郭子武. 生态学杂志. 2016(04)
[9]消落带生态系统氮素截留转化的主要机制及影响因素[J]. 杨丹,樊大勇,谢宗强,张爱英,熊高明,赵常明,徐文婷. 应用生态学报. 2016(03)
[10]澎溪河消落带典型植物群落根际土壤无机氮形态及氮转化酶活性[J]. 王晓锋,刘红,张磊,罗珍,袁兴中,岳俊生,蔚建军. 中国环境科学. 2015(10)
本文编号：3585418
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