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    徐州采煤塌陷區(qū)復(fù)墾土壤的細(xì)菌群落多樣性

    2014-11-15 10:32:23李媛媛
    江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2014年9期
    關(guān)鍵詞:塌陷地焦磷酸菌門

    摘要:為探討江蘇省徐州市采煤塌陷區(qū)土壤微生物群落多樣性及優(yōu)勢種群在復(fù)墾前后的變化,利用454 焦磷酸測序法,對比分析采煤塌陷地、復(fù)墾地以及非塌陷對照地這3個(gè)樣地的細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,變形菌、放線菌、浮霉菌、酸桿菌、綠彎菌、擬桿菌、厚壁菌和芽單胞菌為細(xì)菌的主要類群,但其在3個(gè)處理區(qū)的分布各不相同,即芽單胞菌和硝化螺旋菌在復(fù)墾區(qū)中分布最廣,酸桿菌、放線菌、擬桿菌在對照區(qū)中最多,變形菌在塌陷區(qū)中分布最廣。復(fù)墾地土壤的細(xì)菌群落多樣性水平最高,對照地次之,塌陷地最低。細(xì)菌群落多樣性指數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀的含量呈正相關(guān)關(guān)系,與土壤鹽分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。開采沉陷導(dǎo)致土壤肥力退化和土壤鹽漬化現(xiàn)象加重,抑制微生物的繁殖與生長。復(fù)墾與植被修復(fù)能夠改善土壤理化特征,恢復(fù)微生物群落結(jié)構(gòu)功能與多樣性。

    關(guān)鍵詞:采煤塌陷區(qū);復(fù)墾土壤;微生物;454 焦磷酸測序法;多樣性

    中圖分類號(hào): S154.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2014)09-0312-04

    收稿日期:2014-04-09

    基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(編號(hào):51174207);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目(編號(hào):SZBF2011-6-B35)。

    作者簡介:李媛媛(1985—),女,江蘇徐州人,博士研究生,主要從事礦區(qū)土地復(fù)墾與土地利用研究。E-mail:cumt_lyy@126.com。采煤會(huì)擾動(dòng)人類活動(dòng)等,不可避免地會(huì)改變土壤生態(tài)系統(tǒng),破壞微生物群落生態(tài)功能穩(wěn)定性。礦區(qū)土壤復(fù)墾及生態(tài)重建已成為全球土壤環(huán)境研究領(lǐng)域中的重要課題[1]。土壤微生物群落能敏銳地反映出生態(tài)環(huán)境的功能演變以及環(huán)境脅迫等影響,是衡量礦區(qū)土壤生態(tài)功能和監(jiān)測礦區(qū)環(huán)境變化的有效指示器[2-3]。近年來,我國關(guān)于礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的研究取得了豐碩的成果,但主要集中于復(fù)墾土壤的物理特性、化學(xué)特征和重金屬污染等方面[4-6]。有關(guān)復(fù)墾土壤的微生物群落特征的研究較少,特別是從分子水平對礦區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的報(bào)道較為少見。本研究采用定量 PCR 和 454 焦磷酸測序法[7],通過比較復(fù)墾地、塌陷地及對照地的土壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)等特征,探討復(fù)墾以及植被恢復(fù)對土壤微生物群落的影響。一方面為454焦磷酸測序技術(shù)的應(yīng)用提供試驗(yàn)方法和經(jīng)驗(yàn)借鑒,另一方面將認(rèn)識(shí)礦區(qū)土壤微生物特性的高度提升到了分子水平,為土壤生態(tài)學(xué)研究提供了新視角,同時(shí)也為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供了信息和參考。

    1材料與方法

    1.1土壤樣品采集與預(yù)處理

    試驗(yàn)區(qū)設(shè)在江蘇省徐州市柳新國家復(fù)墾示范項(xiàng)目區(qū)內(nèi),共包括復(fù)墾地、 塌陷地和對照地3個(gè)不同處理的采樣區(qū),取具代表性的泥漿泵復(fù)墾地以及塌陷未復(fù)墾地作為土樣采集對象,并以未受影響的正常農(nóng)田為對照。復(fù)墾區(qū)的土壤經(jīng)泥漿泵復(fù)墾后,進(jìn)行“豆科牧草+禾本科牧草”混播配植,植被包括紫花苜蓿、三葉草以及黑麥草。復(fù)墾區(qū)與對照區(qū)具有相同的種植制度和施肥管理水平。在3個(gè)處理區(qū)內(nèi)按照“S”形分別選取5個(gè)樣點(diǎn)(重復(fù)3次采樣),每個(gè)樣點(diǎn)采集0~20 cm深度的土樣,0~20 cm土層四邊各取1/4土樣,混合構(gòu)成1個(gè)樣(按同一處理進(jìn)行歸類)。各樣區(qū)采回的土樣風(fēng)干過篩后充分混合,過2 mm篩后分裝,保存于4、-80 ℃冰箱中,分別用于理化指標(biāo)測定和DNA提取。

    1.2土壤基本性質(zhì)測定

    按照文獻(xiàn)[8]測定土壤的基本性質(zhì),其中有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法);pH值的測定采用電導(dǎo)法(水土比 2.5 ∶1);全氮含量的測定采用半微量開氏法;全磷含量的測定采用 NaOH 熔融-鉬銻抗比色法;速效鉀含量的測定采用 1.0 mol/L NH4Ac 浸提-火焰光度法;土壤鹽分含量使用托普生產(chǎn)的TZS-EC-I電導(dǎo)儀測定。土壤基本理化性質(zhì)主要參數(shù)見表1。

    1.3土樣DNA提取、PCR擴(kuò)增與測序

    1.4數(shù)據(jù)處理與分析

    本研究的數(shù)據(jù)處理與分析采用軟件SPSS 19.0和Excel 2010完成。

    2結(jié)果與分析

    2.116S rRNA基因序列測序結(jié)果及細(xì)菌群落總體分布特征

    454焦磷酸高通量測序共得到31 469條有效序列、26 717 條優(yōu)化序列。復(fù)墾地、塌陷地與對照地分別得到優(yōu)化序列10 103、10 450、6 164條,平均長度為474 bp。如圖1所示,土壤細(xì)菌主要由變形菌 (35.00%)、放線菌 (11.50%)、浮霉菌 (7.24%)、酸桿菌(6.45%)、綠彎菌 (6.02%)、擬桿菌 (464%)、芽單胞菌 (3.79%)、厚壁菌(2.45%)和硝化螺旋菌(2.42%)組成。這些菌群在3個(gè)處理區(qū)的所有樣品中均有分布,與已有研究結(jié)果[9-11]一致。其中,變形菌門占絕對優(yōu)勢,且在塌陷地中的比例最高(48.23%)。同樣,Tait等在對美國馬薩諸塞州礁湖土壤細(xì)菌的研究中發(fā)現(xiàn),72% 的細(xì)菌屬于變形菌門[9];Kolton等在對不同土壤系統(tǒng)的研究中也揭示了變形菌門為最具優(yōu)勢的土壤細(xì)菌類群[10]。這說明變形菌門在維持土壤生態(tài)系統(tǒng)功能中扮演著重要的角色,其在土壤中的廣泛分布占據(jù)了微生物群落組成的主要部分。變形菌門主要以4種變形菌亞群γ-變形菌、α-變形菌、β-變形菌、δ-變形菌綱為主,其中γ-變形菌占絕對主導(dǎo)地位,為不同環(huán)境礦區(qū)土壤的廣適類群。與本研究結(jié)果不同的是,Roesch 等通過對土壤細(xì)菌樣品的測序分析得出,在變形菌門中最具優(yōu)勢的變形菌亞門為β-變形菌[11]。

    2.2土壤細(xì)菌群落的多樣性

    在不同的相似水平下[97%(0.03)、95%(0.05)、90%(0.10)][11],通過多樣性指數(shù)的非參數(shù)分析對比不同處理土壤的物種豐度與多度,結(jié)果如表2所示。如表2所示,細(xì)菌多樣性水平在不同處理區(qū)從大到小依次為復(fù)墾地>對照地>塌陷地。復(fù)墾地的土壤微生物群落DNA序列的豐富度、均勻度和多樣性指數(shù)最高,對照地次之,而未復(fù)墾裸地的物種多樣性指數(shù)明顯最低。

    2.3土壤理化性質(zhì)與細(xì)菌多樣性的相關(guān)分析

    如表3所示,塌陷地土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效鉀含量均低于對照地,說明開采沉陷造成塌陷區(qū)土壤肥力下降,造成其有機(jī)質(zhì)以及氮、磷等土壤養(yǎng)分元素的流失。endprint

    摘要:為探討江蘇省徐州市采煤塌陷區(qū)土壤微生物群落多樣性及優(yōu)勢種群在復(fù)墾前后的變化,利用454 焦磷酸測序法,對比分析采煤塌陷地、復(fù)墾地以及非塌陷對照地這3個(gè)樣地的細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,變形菌、放線菌、浮霉菌、酸桿菌、綠彎菌、擬桿菌、厚壁菌和芽單胞菌為細(xì)菌的主要類群,但其在3個(gè)處理區(qū)的分布各不相同,即芽單胞菌和硝化螺旋菌在復(fù)墾區(qū)中分布最廣,酸桿菌、放線菌、擬桿菌在對照區(qū)中最多,變形菌在塌陷區(qū)中分布最廣。復(fù)墾地土壤的細(xì)菌群落多樣性水平最高,對照地次之,塌陷地最低。細(xì)菌群落多樣性指數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀的含量呈正相關(guān)關(guān)系,與土壤鹽分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。開采沉陷導(dǎo)致土壤肥力退化和土壤鹽漬化現(xiàn)象加重,抑制微生物的繁殖與生長。復(fù)墾與植被修復(fù)能夠改善土壤理化特征,恢復(fù)微生物群落結(jié)構(gòu)功能與多樣性。

    關(guān)鍵詞:采煤塌陷區(qū);復(fù)墾土壤;微生物;454 焦磷酸測序法;多樣性

    中圖分類號(hào): S154.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2014)09-0312-04

    收稿日期:2014-04-09

    基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(編號(hào):51174207);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目(編號(hào):SZBF2011-6-B35)。

    作者簡介:李媛媛(1985—),女,江蘇徐州人,博士研究生,主要從事礦區(qū)土地復(fù)墾與土地利用研究。E-mail:cumt_lyy@126.com。采煤會(huì)擾動(dòng)人類活動(dòng)等,不可避免地會(huì)改變土壤生態(tài)系統(tǒng),破壞微生物群落生態(tài)功能穩(wěn)定性。礦區(qū)土壤復(fù)墾及生態(tài)重建已成為全球土壤環(huán)境研究領(lǐng)域中的重要課題[1]。土壤微生物群落能敏銳地反映出生態(tài)環(huán)境的功能演變以及環(huán)境脅迫等影響,是衡量礦區(qū)土壤生態(tài)功能和監(jiān)測礦區(qū)環(huán)境變化的有效指示器[2-3]。近年來,我國關(guān)于礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的研究取得了豐碩的成果,但主要集中于復(fù)墾土壤的物理特性、化學(xué)特征和重金屬污染等方面[4-6]。有關(guān)復(fù)墾土壤的微生物群落特征的研究較少,特別是從分子水平對礦區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的報(bào)道較為少見。本研究采用定量 PCR 和 454 焦磷酸測序法[7],通過比較復(fù)墾地、塌陷地及對照地的土壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)等特征,探討復(fù)墾以及植被恢復(fù)對土壤微生物群落的影響。一方面為454焦磷酸測序技術(shù)的應(yīng)用提供試驗(yàn)方法和經(jīng)驗(yàn)借鑒,另一方面將認(rèn)識(shí)礦區(qū)土壤微生物特性的高度提升到了分子水平,為土壤生態(tài)學(xué)研究提供了新視角,同時(shí)也為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供了信息和參考。

    1材料與方法

    1.1土壤樣品采集與預(yù)處理

    試驗(yàn)區(qū)設(shè)在江蘇省徐州市柳新國家復(fù)墾示范項(xiàng)目區(qū)內(nèi),共包括復(fù)墾地、 塌陷地和對照地3個(gè)不同處理的采樣區(qū),取具代表性的泥漿泵復(fù)墾地以及塌陷未復(fù)墾地作為土樣采集對象,并以未受影響的正常農(nóng)田為對照。復(fù)墾區(qū)的土壤經(jīng)泥漿泵復(fù)墾后,進(jìn)行“豆科牧草+禾本科牧草”混播配植,植被包括紫花苜蓿、三葉草以及黑麥草。復(fù)墾區(qū)與對照區(qū)具有相同的種植制度和施肥管理水平。在3個(gè)處理區(qū)內(nèi)按照“S”形分別選取5個(gè)樣點(diǎn)(重復(fù)3次采樣),每個(gè)樣點(diǎn)采集0~20 cm深度的土樣,0~20 cm土層四邊各取1/4土樣,混合構(gòu)成1個(gè)樣(按同一處理進(jìn)行歸類)。各樣區(qū)采回的土樣風(fēng)干過篩后充分混合,過2 mm篩后分裝,保存于4、-80 ℃冰箱中,分別用于理化指標(biāo)測定和DNA提取。

    1.2土壤基本性質(zhì)測定

    按照文獻(xiàn)[8]測定土壤的基本性質(zhì),其中有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法);pH值的測定采用電導(dǎo)法(水土比 2.5 ∶1);全氮含量的測定采用半微量開氏法;全磷含量的測定采用 NaOH 熔融-鉬銻抗比色法;速效鉀含量的測定采用 1.0 mol/L NH4Ac 浸提-火焰光度法;土壤鹽分含量使用托普生產(chǎn)的TZS-EC-I電導(dǎo)儀測定。土壤基本理化性質(zhì)主要參數(shù)見表1。

    1.3土樣DNA提取、PCR擴(kuò)增與測序

    1.4數(shù)據(jù)處理與分析

    本研究的數(shù)據(jù)處理與分析采用軟件SPSS 19.0和Excel 2010完成。

    2結(jié)果與分析

    2.116S rRNA基因序列測序結(jié)果及細(xì)菌群落總體分布特征

    454焦磷酸高通量測序共得到31 469條有效序列、26 717 條優(yōu)化序列。復(fù)墾地、塌陷地與對照地分別得到優(yōu)化序列10 103、10 450、6 164條,平均長度為474 bp。如圖1所示,土壤細(xì)菌主要由變形菌 (35.00%)、放線菌 (11.50%)、浮霉菌 (7.24%)、酸桿菌(6.45%)、綠彎菌 (6.02%)、擬桿菌 (464%)、芽單胞菌 (3.79%)、厚壁菌(2.45%)和硝化螺旋菌(2.42%)組成。這些菌群在3個(gè)處理區(qū)的所有樣品中均有分布,與已有研究結(jié)果[9-11]一致。其中,變形菌門占絕對優(yōu)勢,且在塌陷地中的比例最高(48.23%)。同樣,Tait等在對美國馬薩諸塞州礁湖土壤細(xì)菌的研究中發(fā)現(xiàn),72% 的細(xì)菌屬于變形菌門[9];Kolton等在對不同土壤系統(tǒng)的研究中也揭示了變形菌門為最具優(yōu)勢的土壤細(xì)菌類群[10]。這說明變形菌門在維持土壤生態(tài)系統(tǒng)功能中扮演著重要的角色,其在土壤中的廣泛分布占據(jù)了微生物群落組成的主要部分。變形菌門主要以4種變形菌亞群γ-變形菌、α-變形菌、β-變形菌、δ-變形菌綱為主,其中γ-變形菌占絕對主導(dǎo)地位,為不同環(huán)境礦區(qū)土壤的廣適類群。與本研究結(jié)果不同的是,Roesch 等通過對土壤細(xì)菌樣品的測序分析得出,在變形菌門中最具優(yōu)勢的變形菌亞門為β-變形菌[11]。

    2.2土壤細(xì)菌群落的多樣性

    在不同的相似水平下[97%(0.03)、95%(0.05)、90%(0.10)][11],通過多樣性指數(shù)的非參數(shù)分析對比不同處理土壤的物種豐度與多度,結(jié)果如表2所示。如表2所示,細(xì)菌多樣性水平在不同處理區(qū)從大到小依次為復(fù)墾地>對照地>塌陷地。復(fù)墾地的土壤微生物群落DNA序列的豐富度、均勻度和多樣性指數(shù)最高,對照地次之,而未復(fù)墾裸地的物種多樣性指數(shù)明顯最低。

    2.3土壤理化性質(zhì)與細(xì)菌多樣性的相關(guān)分析

    如表3所示,塌陷地土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效鉀含量均低于對照地,說明開采沉陷造成塌陷區(qū)土壤肥力下降,造成其有機(jī)質(zhì)以及氮、磷等土壤養(yǎng)分元素的流失。endprint

    摘要:為探討江蘇省徐州市采煤塌陷區(qū)土壤微生物群落多樣性及優(yōu)勢種群在復(fù)墾前后的變化,利用454 焦磷酸測序法,對比分析采煤塌陷地、復(fù)墾地以及非塌陷對照地這3個(gè)樣地的細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)。結(jié)果表明,變形菌、放線菌、浮霉菌、酸桿菌、綠彎菌、擬桿菌、厚壁菌和芽單胞菌為細(xì)菌的主要類群,但其在3個(gè)處理區(qū)的分布各不相同,即芽單胞菌和硝化螺旋菌在復(fù)墾區(qū)中分布最廣,酸桿菌、放線菌、擬桿菌在對照區(qū)中最多,變形菌在塌陷區(qū)中分布最廣。復(fù)墾地土壤的細(xì)菌群落多樣性水平最高,對照地次之,塌陷地最低。細(xì)菌群落多樣性指數(shù)與土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效鉀的含量呈正相關(guān)關(guān)系,與土壤鹽分呈負(fù)相關(guān)關(guān)系。開采沉陷導(dǎo)致土壤肥力退化和土壤鹽漬化現(xiàn)象加重,抑制微生物的繁殖與生長。復(fù)墾與植被修復(fù)能夠改善土壤理化特征,恢復(fù)微生物群落結(jié)構(gòu)功能與多樣性。

    關(guān)鍵詞:采煤塌陷區(qū);復(fù)墾土壤;微生物;454 焦磷酸測序法;多樣性

    中圖分類號(hào): S154.3文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A文章編號(hào):1002-1302(2014)09-0312-04

    收稿日期:2014-04-09

    基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(編號(hào):51174207);江蘇高校優(yōu)勢學(xué)科建設(shè)工程項(xiàng)目(編號(hào):SZBF2011-6-B35)。

    作者簡介:李媛媛(1985—),女,江蘇徐州人,博士研究生,主要從事礦區(qū)土地復(fù)墾與土地利用研究。E-mail:cumt_lyy@126.com。采煤會(huì)擾動(dòng)人類活動(dòng)等,不可避免地會(huì)改變土壤生態(tài)系統(tǒng),破壞微生物群落生態(tài)功能穩(wěn)定性。礦區(qū)土壤復(fù)墾及生態(tài)重建已成為全球土壤環(huán)境研究領(lǐng)域中的重要課題[1]。土壤微生物群落能敏銳地反映出生態(tài)環(huán)境的功能演變以及環(huán)境脅迫等影響,是衡量礦區(qū)土壤生態(tài)功能和監(jiān)測礦區(qū)環(huán)境變化的有效指示器[2-3]。近年來,我國關(guān)于礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)的研究取得了豐碩的成果,但主要集中于復(fù)墾土壤的物理特性、化學(xué)特征和重金屬污染等方面[4-6]。有關(guān)復(fù)墾土壤的微生物群落特征的研究較少,特別是從分子水平對礦區(qū)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性的報(bào)道較為少見。本研究采用定量 PCR 和 454 焦磷酸測序法[7],通過比較復(fù)墾地、塌陷地及對照地的土壤細(xì)菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)等特征,探討復(fù)墾以及植被恢復(fù)對土壤微生物群落的影響。一方面為454焦磷酸測序技術(shù)的應(yīng)用提供試驗(yàn)方法和經(jīng)驗(yàn)借鑒,另一方面將認(rèn)識(shí)礦區(qū)土壤微生物特性的高度提升到了分子水平,為土壤生態(tài)學(xué)研究提供了新視角,同時(shí)也為礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)提供了信息和參考。

    1材料與方法

    1.1土壤樣品采集與預(yù)處理

    試驗(yàn)區(qū)設(shè)在江蘇省徐州市柳新國家復(fù)墾示范項(xiàng)目區(qū)內(nèi),共包括復(fù)墾地、 塌陷地和對照地3個(gè)不同處理的采樣區(qū),取具代表性的泥漿泵復(fù)墾地以及塌陷未復(fù)墾地作為土樣采集對象,并以未受影響的正常農(nóng)田為對照。復(fù)墾區(qū)的土壤經(jīng)泥漿泵復(fù)墾后,進(jìn)行“豆科牧草+禾本科牧草”混播配植,植被包括紫花苜蓿、三葉草以及黑麥草。復(fù)墾區(qū)與對照區(qū)具有相同的種植制度和施肥管理水平。在3個(gè)處理區(qū)內(nèi)按照“S”形分別選取5個(gè)樣點(diǎn)(重復(fù)3次采樣),每個(gè)樣點(diǎn)采集0~20 cm深度的土樣,0~20 cm土層四邊各取1/4土樣,混合構(gòu)成1個(gè)樣(按同一處理進(jìn)行歸類)。各樣區(qū)采回的土樣風(fēng)干過篩后充分混合,過2 mm篩后分裝,保存于4、-80 ℃冰箱中,分別用于理化指標(biāo)測定和DNA提取。

    1.2土壤基本性質(zhì)測定

    按照文獻(xiàn)[8]測定土壤的基本性質(zhì),其中有機(jī)質(zhì)含量的測定采用重鉻酸鉀容量法(外加熱法);pH值的測定采用電導(dǎo)法(水土比 2.5 ∶1);全氮含量的測定采用半微量開氏法;全磷含量的測定采用 NaOH 熔融-鉬銻抗比色法;速效鉀含量的測定采用 1.0 mol/L NH4Ac 浸提-火焰光度法;土壤鹽分含量使用托普生產(chǎn)的TZS-EC-I電導(dǎo)儀測定。土壤基本理化性質(zhì)主要參數(shù)見表1。

    1.3土樣DNA提取、PCR擴(kuò)增與測序

    1.4數(shù)據(jù)處理與分析

    本研究的數(shù)據(jù)處理與分析采用軟件SPSS 19.0和Excel 2010完成。

    2結(jié)果與分析

    2.116S rRNA基因序列測序結(jié)果及細(xì)菌群落總體分布特征

    454焦磷酸高通量測序共得到31 469條有效序列、26 717 條優(yōu)化序列。復(fù)墾地、塌陷地與對照地分別得到優(yōu)化序列10 103、10 450、6 164條,平均長度為474 bp。如圖1所示,土壤細(xì)菌主要由變形菌 (35.00%)、放線菌 (11.50%)、浮霉菌 (7.24%)、酸桿菌(6.45%)、綠彎菌 (6.02%)、擬桿菌 (464%)、芽單胞菌 (3.79%)、厚壁菌(2.45%)和硝化螺旋菌(2.42%)組成。這些菌群在3個(gè)處理區(qū)的所有樣品中均有分布,與已有研究結(jié)果[9-11]一致。其中,變形菌門占絕對優(yōu)勢,且在塌陷地中的比例最高(48.23%)。同樣,Tait等在對美國馬薩諸塞州礁湖土壤細(xì)菌的研究中發(fā)現(xiàn),72% 的細(xì)菌屬于變形菌門[9];Kolton等在對不同土壤系統(tǒng)的研究中也揭示了變形菌門為最具優(yōu)勢的土壤細(xì)菌類群[10]。這說明變形菌門在維持土壤生態(tài)系統(tǒng)功能中扮演著重要的角色,其在土壤中的廣泛分布占據(jù)了微生物群落組成的主要部分。變形菌門主要以4種變形菌亞群γ-變形菌、α-變形菌、β-變形菌、δ-變形菌綱為主,其中γ-變形菌占絕對主導(dǎo)地位,為不同環(huán)境礦區(qū)土壤的廣適類群。與本研究結(jié)果不同的是,Roesch 等通過對土壤細(xì)菌樣品的測序分析得出,在變形菌門中最具優(yōu)勢的變形菌亞門為β-變形菌[11]。

    2.2土壤細(xì)菌群落的多樣性

    在不同的相似水平下[97%(0.03)、95%(0.05)、90%(0.10)][11],通過多樣性指數(shù)的非參數(shù)分析對比不同處理土壤的物種豐度與多度,結(jié)果如表2所示。如表2所示,細(xì)菌多樣性水平在不同處理區(qū)從大到小依次為復(fù)墾地>對照地>塌陷地。復(fù)墾地的土壤微生物群落DNA序列的豐富度、均勻度和多樣性指數(shù)最高,對照地次之,而未復(fù)墾裸地的物種多樣性指數(shù)明顯最低。

    2.3土壤理化性質(zhì)與細(xì)菌多樣性的相關(guān)分析

    如表3所示,塌陷地土壤的有機(jī)質(zhì)、全氮、全磷、速效鉀含量均低于對照地,說明開采沉陷造成塌陷區(qū)土壤肥力下降,造成其有機(jī)質(zhì)以及氮、磷等土壤養(yǎng)分元素的流失。endprint

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