暖化濕地土壤磷素與微生物群落的響應特征及其生態(tài)關聯(lián)性研究.pdf

1、濕地生態(tài)系統(tǒng)在水源涵養(yǎng)、氣候調節(jié)及生物多樣性保護等方面具有獨特的生態(tài)功能，而在全球氣候變暖背景下，濕地生態(tài)系統(tǒng)受到了廣泛的影響，這包括對濕地土壤生源要素循環(huán)的影響。磷素被認為是引起水體富營養(yǎng)化的關鍵限制因子，同時濕地土壤磷素生物地球化學循環(huán)與水體富營養(yǎng)化具有密切關系。眾所周知，微生物在濕地土壤磷素生物地球化學循環(huán)過程中扮演著重要角色，而濕地土壤微生物對氣候暖化的響應也呈現(xiàn)出不確定性。因此，本研究以暖化濕地微宇宙生境研究平臺為基礎，選取了

2、長三角南區(qū)6處具有不同磷庫特征的濕地區(qū)域作為研究對象，采用了高通量測序技術及核磁共振技術分別對土壤微生物群落物種組成，不同磷素形態(tài)進行了表征分析，同時從統(tǒng)計學角度闡釋了暖化條件下不同磷素形態(tài)的動態(tài)變化與微生物響應的關聯(lián)性，以期探究暖化條件下濕地土壤磷庫與微生物群落動態(tài)響應特征及其生態(tài)關聯(lián)性。本研究取得的主要結論如下:
　　(1)在季節(jié)尺度和全年尺度上，暖化誘導下發(fā)生顯著性差異的物種主要集中在放線菌門、變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門、

3、硝化螺旋菌門、綠彎菌門和浮霉菌門等。在春季，暖化作用導致了低營養(yǎng)土壤的酸桿菌門的相對豐度顯著下降11％，而中等營養(yǎng)土壤的硝化螺旋菌門的相對豐度顯著升高43％。在夏季，暖化作用導致了中等營養(yǎng)土壤的擬桿菌門的相對豐度顯著下降33％，而綠彎菌門的相對豐度顯著升高7％。在秋季，暖化作用分別導致了低營養(yǎng)、中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)三種不同營養(yǎng)土壤的厚壁菌門的相對豐度顯著下降80％、74％和72％。同時低營養(yǎng)土壤的酸桿菌門和綠彎菌門的相對豐度分別顯著上升7％

4、和42％，中等營養(yǎng)土壤的變形菌門、酸桿菌門和綠彎菌門的相對豐度分別顯著升高18％、24％和12％，高營養(yǎng)土壤的變形菌門的相對豐度顯著升高43％。在冬季，暖化作用導致了低營養(yǎng)和中等營養(yǎng)土壤的硝化螺旋菌門的相對豐度分別顯著升高54％和66％。在全年尺度下，暖化作用導致了低營養(yǎng)、中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)三種不同營養(yǎng)土壤的厚壁菌門的相對豐度分別顯著下降63％、50％和56％。低營養(yǎng)土壤的綠硫菌門和浮霉菌門的相對豐度顯著升高30％和13％，中等營養(yǎng)土壤的

5、擬桿菌門的相對豐度顯著下降33％，而硝化螺旋菌門和變形菌門的相對豐度分別顯著升高56％和8％。高營養(yǎng)土壤的浮霉菌門和變形菌門的相對豐度分別顯著升高29％和13％。
　　(2)核磁共振分析結果表明低營養(yǎng)、中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)三種不同營養(yǎng)土壤的磷素形態(tài)主要以正磷酸鹽和磷酸單酯為主。暖化誘導下，三種不同營養(yǎng)土壤的磷素形態(tài)在季節(jié)尺度和全年尺度上均呈現(xiàn)出不同的響應特征。在春季，暖化作用導致了高營養(yǎng)土壤的正磷酸鹽的相對豐度顯著下降31％，而磷酸二

6、酯的相對豐度顯著升高113％。在夏季，暖化作用導致了低營養(yǎng)土壤的焦磷酸鹽和多聚磷酸鹽的相對豐度分別顯著下降38％和40％。在秋季，暖化作用下沒有磷素形態(tài)表現(xiàn)出顯著性差異，在冬季，暖化作用導致了高營養(yǎng)土壤的膦酸脂的相對豐度顯著升高136％。在全年尺度下，暖化作用導致了高營養(yǎng)土壤的磷酸二酯和焦磷酸鹽的相對豐度分別顯著升高60％和86％，中等營養(yǎng)土壤的磷酸單酯、膦酸脂、焦磷酸鹽和多聚磷酸鹽的相對豐度分別顯著升高13％、46％、37％和23％。

7、而中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)土壤的正磷酸鹽的相對豐度分別顯著下降10％和16％。
　　(3)暖化誘導下，中等營養(yǎng)和高營養(yǎng)土壤的變形菌門的顯著升高與正磷酸鹽的顯著下降具有顯著的負相關性，同時分別與高營養(yǎng)土壤的磷酸二酯和中等營養(yǎng)土壤狀態(tài)下的磷酸單酯的顯著升高具有顯著的正相關性。
　　(4)因此，本研究表明暖化作用對濕地土壤微生物群落及磷素形態(tài)具有顯著的影響效應，同時暖化誘導下濕地土壤微生物群落組成的顯著性變化能夠導致磷庫不同組分發(fā)生潛在變