岩溶山地受损生态系统恢复过程中土壤微生物群落演变及其相互作用机制

The effects of ecological environment that based on the rocky desertification and the development of economic and social are certainly depending on the current demand of rocky desertification treatment. We will take the theory value and practical significance of the recovery process research in damaged ecosystem to the ecological management and restoration as the mainline in karst mountain area, and hold the clues that the soil microbial ecology is the key part of the whole karst ecological system, choose the spontaneous recovery sequence of damaged ecosystem as the research object. By surveying and analyzing the soil microbial community structure, function and genetic diversity.we will study the variation characteristics of soil microbial ecology and the relationship with soil physicochemical property at different succession stages in the process of ecological damaging and rocky desertification recovering, which lead us to know the basic characteristic of soil microbe in karst top ecosystem in Chinese sub-tropical region, and then through comparing the ecological characteristics of soil microbial at different recovery degree in ecosystem, we can clarify the coactions between regional spatial evolution and soil microbial ecology , and reveal the ecological response mechanism of soil microbe in the recovery process in damaged ecosystem. It has the important theoretical practical significance to built soil microbial ecological indictors for judging the health status and evolution trend in all regional ecosystems.

基于喀斯特地区石漠化对西南生态环境的影响以及今后经济社会发展必定依赖于石漠化治理的现实需求，以受损生态系统恢复过程研究对于岩溶山地生态治理和重建具有重要的理论价值和实际意义为研究主线，抓住土壤微生物群落演变是整个岩溶生态系统的关键组成部分这一线索，拟在典型研究区域选择岩溶山地受损生态恢复序列为研究对象，通过对其土壤微生物群落结构、功能及其遗传多样性的调查研究和对比分析，研究岩溶山地生态受损和石漠化恢复过程不同演替阶段土壤微生物群落的变化特征及其与土壤理化性质的关系，掌握中国亚热带区岩溶山地顶级生态系统的土壤微生物群落结构的基本特征，通过不同恢复方式、程度和年限生态系统土壤微生物群落特征的对比，阐明区域空间格局演化与土壤微生物群落的相互作用，揭示岩溶山地受损生态恢复过程中土壤微生物群落的响应机制，对判断区域各生态系统的健康状况和演进趋势具有重要的理论现实意义。

受损生态系统恢复过程中土壤有机质、养分等化学特性等的改变，影响土壤养分和有机质的周转速率，对土壤生物学特征影响强烈，直接反应在土壤微生物群落演变方面。因此，对岩溶山地受损生态系统恢复土壤微生物特性的研究，是生态系统健康状况和演进趋势的重要内容。岩溶山地受损生态系统关键土壤理化性质对土壤微生物群落特性的影响研究，发现土壤酶活性随着土壤粒级的减小逐渐增大，土壤团聚体脲酶、蔗糖酶及碱性磷酸酶均与土壤养分呈显著或极显著正相关，耕地向花椒林转变过程中，土壤养分含量显著增加，放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）和酸杆菌门（Acidobacteria）是主要的细菌类群。结果表明土壤酶活性可作为土壤肥力的指标之一，微生物群落的转移与生态环境的恢复具有较强的相关性，可以更深入地理解岩溶地区生态系统稳定性维持的内在机制；典型岩溶山地退化生态系统空间分异对土壤微生物在小尺度空间异质性特征的影响及其相应的生态效应研究，通过对石洞、石缝、石沟、石槽、土面的土壤细菌 16S rRNA V3~V4 可变区进行高通量测序， 5 类小生境土壤共检测到27门 64纲 128目242科 367属 704种，冗余分析(RDA)及集成推进树(ABT)分析表明，土壤有机质、 pH 及总磷较大程度上解释了细菌门类水平分布对土壤基本理化因子变化的响应机制。研究结果为进一步探讨岩溶山地受损生态系统恢复过程中空间异质性与生态学过程的关系提供依据；岩溶山地生态系统恢复过程中不同恢复阶段的土壤微生物多样性变化和土壤养分转化的相互作用，发现细菌和真菌群落丰度受植被恢复类型和土壤深度的影响较显著，Spearman相关分析表明在0～10 cm和10～20 cm土层的革兰氏阳性菌（GP）、真菌（18:1ω9c）和丛枝菌根真菌（AMF）的丰度与土壤全氮和全碳的相关性较为显著。结果表明土壤微生物群落可作为反映喀斯特森林生态系统稳定性的敏感指标之一，对岩溶山地受损生态系统恢复过程石漠化防治及生态重建等具有重要的理论和实践意义。