安徽銅陵銅尾礦原生演替過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的主要限制因子之一。固氮微生物通過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來源，提高土壤基質(zhì)的營養(yǎng)水平，從而促進后期演替物種成功定居，固氮菌在尾礦原生演替進程中扮演重要角色。
　　 本文以安徽銅陵已棄置20年銅尾礦的原生演替過程為模式，選擇裸地(BT)、藻類結(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)作為演替后期的對照點(CK)。通過末端限制性片段長度多態(tài)性(TRFLP)、克隆文庫和熒光定量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程中總體上呈現(xiàn)先升后降的趨勢，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藻門和變形細菌門(主要是α-Proteobacter

3、ia)，前者主要存在于結(jié)皮系列中，而后者在演替各個階段都有分布。生物結(jié)皮是尾礦原生演替過程中的一個重要階段，而固氮藍藻是生物結(jié)皮系列主要的N素來源。
　　 (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，總體來說，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。nifH基因拷貝數(shù)和土壤重金屬含量負相關(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)境干擾方面的貢獻有關(guān)。
　　 (3)銅尾礦原生演替過程(BT-BSCs-VEG)是一個土壤基質(zhì)發(fā)展的過程，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源。
　　 本研究通過比較銅尾礦原生演替過程中固氮微生物的種類組成及其豐度變化，揭示固氮菌在促進原生演替進程中的作