河西走廊荒漠区光伏电站土壤微生物群落结构分布特征

Hexi corridor is one of the most important photovoltaic (PV) power bases in China. A great number of PV power stations have been constructed in desert and gobi regions of Hexi corridor, which had large impact on local environment. For example, the shadowing effect of PV panels inside the PV stations had changed the atmosphere-surface heat balance and vegetation community, which further changed soil microbial community structure and diversity. Microbial community is an important part of ecological ecosystem; yet, researches of soil microbial community in PV power station are scarce. In addition,we know little about the factors that affect soil microbial community in PV station. Therefore, the program plan to collect the 0-20cm depth soil samples from the two different sand types: desert and gobi in Hexi corridor, and apply quantitative PCR and high-throughput sequencing technique to reveal the characteristics of spatial distribution for microbial community structures in desert and gobi PV stations. The research will not only provide theoretical foundation for damaged ecosystem recovery in PV power station, but also prediction information for health development of PV industry in desert region of Hexi corridor.

河西走廊是我国重要的光伏基地，近年来，该区沙漠、戈壁光伏电站数量和规模逐渐上升，其对局地生态环境带来的影响引起了人们的重视。光伏电站运营期电板架设产生的遮阴作用以及对降水的再分配改变了电站内地-气水热平衡及地上植被分布状况，进而影响了电站内土壤微生物群落分布特征。然而，以往有关河西走廊荒漠区光伏电站对土壤微生物群落的影响的研究未能引起足够重视。本项目以分布在河西走廊沙漠和戈壁区的光伏电站为研究对象，通过运用定量PCR和高通量测序技术，揭示光伏电板架设对不同下垫面土壤微生物群落结构空间分布特征的影响；结合植被调查、土壤理化性质分析和电站气象资料，探讨荒漠区光伏电站土壤微生物群落结构空间分布特征与环境因子的相互关系。该研究一方面为因电站施工导致的受损生态系统的恢复提供科学依据，另一方面为光伏产业健康持续发展提供有力的预测支撑。

河西走廊是我国重要的光伏基地，大规模光伏电站的安装建设必然会改变区域地-气水汽平衡，从而对电站内微生物群落分布特征产生影响，但目前关于河西走廊荒漠区光伏电站对土壤微生物群落影响的研究还未引起足够重视。本项目以分布在河西走廊沙漠和戈壁区的光伏电站为研究对象，阐明了沙漠和戈壁电站内不同位置以及电站外土壤微生物群落空间分布特征，结合植被调查、土壤理化性质分析，揭示了土壤微生物群落空间分布与环境因子间的关系，同时调查了沙漠光伏电站内外不同高度冬季和春季风速和风向变化特征，明确了光伏电站的防风效益。结果表明：（1）沙漠电站共有2科6属6种植物，戈壁电站共有8科16属19种植物，沙漠和戈壁电板下不同位置、电板间、电站外植物群落组成、地上生物量及物种多样性空间分布差异明显。沙漠和戈壁光伏电站物种丰富度与地上生物量间呈单峰关系，相同位置戈壁电站的物种多样性总体高于沙漠电站。（2）沙漠和戈壁电站细菌群落的优势菌门是放线菌门、变形菌门、绿弯菌门和酸杆菌门，真菌群落的优势菌门是子囊菌门和担子菌门，放线菌门和子囊菌门相对丰度在两类电站中均最高。光伏电板安装改变了电站内土壤细菌和真菌群落物种组成。沙漠和戈壁电站内土壤微生物多样性与电站外差异较小；沙漠电站各样点细菌多样性0-10 cm层高于10-20 cm，而沙漠和戈壁电站0-10 cm层真菌多样性低于10-20 cm层。土壤碳氮含量、土壤含水率是影响沙漠和戈壁土壤微生物群落组成的主要因素。（3）与电场外无光伏板区域相比，光伏电板架设明显降低了电场内风速，同一观测高度下电场内风速最低，电场外上风向次之，电场外下风向最高。不同观测时段电场内主风向差异大，而电场外主风向较统一。总体而言，河西走廊荒漠区安装光伏电板改变了土壤微生物群落空间分布特征，植物群落、土壤养分、水分、光照、下垫面土地类型等是影响微生物空间分布差异的重要因子。电站进入运营期后，受损的生态系统能得到一定程度恢复。