柠条灌木林土壤质量演变过程中微生物群落动态及其效应分析

本课题以大同盆地盐碱滩地上重建的柠条灌木林为研究对象，以植被恢复过程中土壤质量变化为切入点，研究不同恢复阶段土壤质量变化与功能微生物群落间的联系。采用野外调查取样与室内测试、传统土壤微生物培养技术与16S rDNA文库克隆构建、荧光定量PCR、DNA测序等分子生物学技术相结合、数理统计及对比分析等方法，研究柠条林土壤质量演变过程中土壤微生物群落特征、微生物功能群落结构多样性、遗传基因多样性的变化规律与土壤磷循环及其与地上植被生产力的联系，阐明土壤微生物在植被恢复土壤改良中的作用机理。研究成果可揭示微生物在盐碱区植被恢复与重建中的作用机理，也为干旱半干旱退化生态系统植被恢复植物种类与重建模式的筛选提供理论依据。

本研究以大同盆地盐碱滩地上重建的柠条灌木林为研究对象，以植被恢复过程中土壤质量变化为切入点，研究不同恢复阶段土壤质量变化与功能微生物群落间的联系，阐明了土壤微生物在植被恢复土壤改良中的作用机理。为揭示微生物在盐碱区植被恢复与重建中的作用及干旱半干旱退化生态系统植被恢复植物种类与重建模式的筛选提供理论依据。  .1.“植物—土壤—微生物”间的反馈可能是柠条影响盐碱地植被组成及土壤特性的重要机制。野外调查取样与室内测试结果表明，柠条发达的根系创造了一个促进微生物生长的有利环境；由于土壤微生物在物质循环和能量代谢中的重要作用，促进了养分的有效性，盐分减少，植物生长必需微量元素增加，这为物种的发育和长期生存提供了物质基础和能量保障。.2.通过构建16S rDNA文库，利用酶切分析法对原生盐碱土壤和种植柠条后盐碱土壤的细菌多样性的研究结果表明：种植柠条后的盐碱土壤在土壤细菌群落结构保持基本稳定的前提下，会产生花生根瘤菌（Bradyrhizobium sp.）和固氮螺旋菌（Azospirillum sp.）。.3.构建古细菌16S rDNA克隆文库，比较两者间古细菌群落组成结构。结果发现，柠条根围土壤古菌192个克隆子中分为48个OTUs，其中33个（69%）属于未分类的古菌界（unclassified Archaea），9个（19%）属于嗜泉古菌界（Crenarchaeote），6个（12%）属于广域古菌界（Euryarchaeote）。盐碱地192个克隆子分为47个OTUs，31个（70%）个属于未分类的古菌界（unclassified Archaea），7个（15%）属于嗜泉古菌界（Crenarchaeote），7个（15%）属于广域古菌界（Euryarchaeote）。通过实时荧光定量PCR法发现柠条土壤氨氧化古菌丰度高于盐碱地土壤的。.4.在盐碱滩地的改良过程中, 柠条具有提升土壤供磷的潜力。从盐碱地上种植的柠条根围土壤中分离筛选出具有高效解磷能力的黑曲霉(Aspergillus niger)，经过168小时连续测定无机磷培养基的pH值、溶液中速效磷含量、菌丝体重量以及菌体的吸磷量,研究该菌的解磷能力，发现培养液pH值从7.0下降到2.0,溶液中速效磷含量最终增加到4.7mg，菌体自身吸磷量由5.4mg下降到了0.5mg，表明该菌可以利用难溶性磷源，经过自身代