民勤绿洲退耕区次生草地演变过程中土壤微生态机理研究

The large abandoned cultivated land will become desert grasslands which do not take any agricultural management measures on arid desert oasis area. Finally, it will trend from second grassland to bare and desertification,which have disadvantage on security and stability of oasis ecosystem. Soil microbial diversity is measuring the restoration and maintenance of ecosystem functions the key indicators.It’s content level affects soil productivity, relateing to the stability of ecosystem structure and function. Therefore, it is particularly important to research soil microbial diversity and its changing mechanism of abandoned cultivated land area secondary grassland in different years. Soil microbial diversity, soil physical-chemistry characteristics and soil enzyme activity of the downstream of Shiyang river area in different years (from 1 a to 50 a)of abandoned cultivated lands are determined and systematic analyzed by the methods of space instead of time and Next Generation Sequencing technique. The soil microbial diversity and dynamic variation are clarified, the driving factors of soil microbial changes and its mechanism are revealed of abandoned cultivated lands in the downstream of Shiyang river area in different years. Investigating the roles that soil microbial diversity will be played in soil recovery, which can provide the theory basis for development of microbial resources, protecting abandoned cultivated lands ares of oasis ecosystem and restoring ecosystem.

干旱绿洲区耕地大面积退耕后,不采取任何农业管理措施，则易形成荒漠草原或漠境草原，可能导致次生草地向裸露化或沙漠化发展，不利于绿洲生态系统的安全与稳定。土壤微生物多样性是衡量生态系统功能恢复与维持的敏感而关键指标，直接影响土壤生产力，关乎生态系统结构和功能的稳定性。因此，从微生态学角度出发，研究不同年限退耕区次生草地土壤微生物多样性、功能菌群及其变化机理显得尤为重要。本项目拟采用时空替代法和现代分子生物学技术，结合土壤理化特性、土壤酶活性及50多年的气象、水文、植被、风蚀等资料，对民勤绿洲不同年代（1年至50多年）退耕区次生草地土壤微生物的结构多样性、功能多样性和遗传多样性进行测定和系统分析，阐明民勤绿洲退耕区次生草地土壤微生物变化规律及其与植被、土壤因子的相关性，探讨土壤微生物功能菌群在次生草地演变过程所起的作用，为开发微生物资源和保护荒漠绿洲退耕区次生草地及生态系统修复提供理论依据。

本项目以民勤绿洲不同年代退耕区次生草地土壤微生物为研究对象，采用时空替代法和现代分子生物学测序技术，开展退耕区次生草地土壤微生物的结构多样性、功能多样性和遗传多样性系统分析。主要结论如下：.①研究区出现植物种39种，隶属15科32属，其中灌木植物8种，多年生草本15种，一年生草本16种，因受自然环境条件的影响，物种组成较为简单，很多种为单科单属。.②细菌是研究区土壤中的主要微生物类群，其次是放线菌，真菌最少；土壤微生物数量随退耕年限的延长，细菌及放线菌所占比例不同程度的减少，真菌变化规律不明显；土壤微生物量随土层深度的加深而逐渐降低，表聚现象明显；磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性表聚现象明显，且表现为退耕初期（0a-8a）显著高于退耕末期（13a-40a）。.③研究区次生草地土壤微生物数量、微生物量和土壤酶活性之间均存在不同程度的相关性，三者之间联系较密切，互相作用影响。.④研究区微生物群落门水平的优势微生物群落以Actinobacteria、Proteobacteria、Chloroflexi等为主，属水平以Gemmatimonas、Chloroflexi、Acidobacteria为主。.⑤研究区微生物群落宏基因组在不同功能类别水平上的功能组成（KEGG level-3）以Carbon metabolism、Biosynthesis of amino acids、ABC transporters为主。.⑥通过退耕地聚类谱系图可以推断出民勤绿洲退耕地土壤系统演变过程中，退耕4a、8a及20a分别是土壤质量发生重大变化的节点，退耕4a左右是民勤绿洲退耕地恢复治理的关键时期。本项目的实施能够为开发微生物资源和保护荒漠绿洲退耕区次生草地及生态系统修复提供理论依据。