煤矿复垦区沙棘人工林土壤微生物群落结构及其多样性研究

作     者：李阳 

作者单位：延安大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘长海

授予年度：2020年

学科分类：09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 

主      题：煤矿复垦区 土壤细菌 土壤真菌 群落多样性 理化因子 

摘      要：煤矿废弃地的生态修复与重建已成为当今世界各国关注的热点之一,未经治理的矿区废弃地是造成环境污染、土地荒漠化的重要因素之一。为了研究煤矿废弃地土地复垦后土壤微生物群落结构及其多样性,本研究选取鄂尔多斯市东胜区聚鑫龙煤矿复垦区为研究区,选择3 a、4 a、5 a、6 a、7 a林龄的中国沙棘人工林以及撂荒草地为研究对象,采用高通量测序技术,分析复垦区不同林龄、不同土层深度下土壤细菌群落和真菌群落结构变化规律。本研究着重探讨矿区土地复垦后生态系统的生境演化规律,并对各样地土壤微生物和土壤理化性质进行研究和分析,从而揭示修复地“微生物群落—土壤环境的关系。同时探讨了修复区的生态修复效果,旨在为今后矿区土地复垦过程中的环境治理提供数据支撑和理论依据。具体研究结果如下:(1)煤矿复垦区不同修复年限沙棘人工林地的土壤下共检测到细菌22门、34纲、40目、215科、323属。在0～10 cm与10～20 cm土层深度下,不同林地的土壤细菌在门分类层次下均以放线菌门(Actinobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)为主,不同林地的土壤细菌在纲分类层次下均以放线菌纲(Actinobacteria)、α-变形菌纲(Alphaproteobacteria)为主。土壤细菌的优势类群随着沙棘林龄与土层深度的不同而表现出数量上的差异。各沙棘林地的细菌群落结构不同,随着沙棘林龄的增加,沙棘林地细菌群落多样性先降低后升高。不同深度下,各林龄中国沙棘林地的细菌群落物种丰富度、均匀度均有差异性。随着林龄的增加,土壤细菌群落结构随着林地年限的增加而变得更复杂。在属分类层次下,各林龄林地的优势菌属不同。(2)煤矿复垦区不同修复年限沙棘人工林地的土壤下共检测到真菌5门、13纲、27目、64科、164属。在0～10 cm与10～20 cm土层深度,不同林地的土壤真菌在门分类层次下均以子囊菌门(Ascomycoa)为主,不同林地的土壤真菌在纲分类层次下均以粪壳菌纲(Sordariomycetes)、座囊菌纲(Dothideomycetes)、散囊菌纲(Eurotiomycetes)、锤舌菌纲(Leotiomycetes)为主。在不同土层深度下,随着沙棘年限的增加,优势类群子囊菌门的相对丰度呈先升高后降低的趋势,粪壳菌纲与座囊菌纲、散囊菌纲的相对丰度在不同土层深度有差异性。各沙棘林地的真菌群落结构不同,随着沙棘林龄的增加,沙棘林地真菌群落多样性在土壤深度上表现出差异性。复垦区的土壤真菌物种丰富度、物种均匀度以及物种组成均对土壤真菌群落结构多样性有影响。在门和属分类层次下,土层深度与沙棘林龄对各真菌的OTUs有影响,决定了真菌物种群落多样性。在属类群下,各林地的菌属各不相同,表现出极大的物种差异性。(3)煤矿复垦区不同修复年限沙棘人工林地土壤理化因子存在差异性。在不同深度下,随着沙棘林龄的不同,土壤水分、饱和含水量、毛管持水量、总孔隙度、土壤p H、电导率、土壤有机质、全磷、速效磷、速效钾、碱解氮均有显著性差异(P0.05)。矿区复垦区不同修复年限土壤理化因子与土壤细菌群落和真菌群落相关性不同。在细菌群落与土壤理化因子相关分析中,7 a林地与其他林龄沙棘林地差异性较大;在真菌群落与土壤理化因子相关分析中,3 a与4 a沙棘林地与其他林地表现的差异性较大。土壤有机质与土壤速效磷在7 a林龄沙棘林地的土壤细菌群落和真菌群落相关性最高。