黄顶菊入侵对根际土壤主要功能细菌多样性的影响

作     者：纪巧凤 

作者单位：中国农业科学院 

学位级别：硕士

导师姓名：张国良

授予年度：2014年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：黄顶菊 功能性细菌 聚类分析 多样性 

摘      要：黄顶菊（Flaveria bidentis）为近年来入侵我国的世界性恶性杂草，原产南美洲，广泛分布于亚洲、欧洲和非洲二十多个国家及地区，2002～2003年在我国河北衡水及天津南开发现，目前已扩散到河北、河南、山东及天津92个县市，给当地农林业生产以及环境带来巨大危害。本研究从黄顶菊与土壤微生物的关系出发，通过种植黄顶菊模拟其入侵，并选取与其亲缘关系较近的万寿菊作为对照植物，采用选择性培养基、rep-PCR聚类分析以及16S rDNA序列分析等手段，研究黄顶菊不同生长时期对土壤主要功能性细菌多样性的影响。主要结果如下： 1、在苗期和生长期时，三种处理中的固氮菌、氨化细菌、反硝化细菌、无机磷细菌、有机磷细菌和钾细菌的变化趋势不尽相同，但随着植株的生长直至花期时，相比空白对照和万寿菊根际土壤，黄顶菊增加了土壤中反硝化细菌、固氮菌、无机磷细菌、有机磷细菌和钾细菌的数量，相比空白对照分别提升了164.0%、92.79%、135.7%、128.6%、63.18%;相比万寿菊根际土壤分别提升了133.6%、129.6%、114.4%、84.07%、130.8%，并且差异显著;苗期时，黄顶菊根际土壤中的硫化细菌与反硫化细菌的数量均高于万寿菊和空白对照土壤，但随着植株生长，两种细菌的数量均呈下降趋势最终到花期时与空白对照土壤无显著差异。 2、整个生育期，在种的水平上，黄顶菊根际土壤中的主要功能性细菌被分为245个聚类群，其中包括69个固氮菌聚类群，58个无机磷细菌聚类群，33个有机磷细菌聚类群，85个钾细菌聚类群;万寿菊根际土壤中的功能性细菌被分为237个聚类群，其中包括72个固氮菌聚类群，61个无机磷细菌聚类群，21个有机磷细菌聚类群，83个钾细菌聚类群;空白对照土壤中的功能性细菌被分为165个聚类群，其中包括51个固氮菌聚类群，37个无机磷细菌聚类群，11个有机磷细菌聚类群，66个钾细菌聚类群。随着植株的生长直至花期时，黄顶菊根际土壤中固氮菌、无机磷细菌和钾细菌的种类数均高于其余两种土壤，并且，三种处理之间功能细菌共有聚类群数量很少，rep-PCR基因指纹分析结果表明，黄顶菊增加了根际土壤中功能性细菌的种类，并且较大程度的改变了其种类组成。 3、苗期和生长期时，三种处理中固氮菌、无机磷细菌、有机磷细菌和钾细菌的多样性变化趋势不尽相同，但随着植株的生长直至花期时，黄顶菊根际土壤的固氮菌、无机磷细菌、有机磷细菌和钾细菌的丰富度指数和香农威纳多样性指数均高于空白对照土壤，而四种功能性细菌的物种均匀度指数均为为空白对照土壤高于黄顶菊根际土壤;其中，固氮菌、无机磷细菌和钾细菌的三种多样性指数均为黄顶菊根际土壤高于万寿菊土壤。以上结果说明，相比空白对照和万寿菊根际土壤，黄顶菊根际土壤中固氮菌、无机磷细菌和钾细菌的物种多样性更加丰富，群落结构更加复杂，总体分布均匀性良好，生态多样性较高。 4、固氮菌、无机磷细菌、有机磷细菌和钾细菌的优势菌群鉴定结果表明，相比空白对照和万寿菊根际土壤，黄顶菊土壤中固氮菌、无机磷细菌、有机磷细菌和钾细菌的优势种群的种类随着植株的生长发生了明显的变化。在整个生育期初期，三种处理之间四种功能细菌均无相同的优势菌群，但随着植株的生长到花期时，黄顶菊根际土壤中的四种功能细菌愈加丰富，三种处理中共有的优势种群也逐渐增多。