珍稀濒危植物白皮松土壤微生物多样性研究

白皮松(Pinus bunging Zucc.et Endl)为东亚唯一的三叶松,特产我国,是珍稀的树种之一。白皮松喜光,耐寒、耐旱、耐瘠薄,能在多种立地条件下生长,既是很好的荒山造林树种,也是古老而珍贵的园林绿化树种,其种子、树干、树皮、果球和鳞、木材等具有多种用途,而且白皮松对二氧化硫、氟化氢及烟尘污染有较强的抗性,是工矿区营造环境保护树林的特有树种。土壤微生物多样性研究,是陆地生态系统多样性研究的重要组成部分。保持基本的生态过程和生命维持系统是人类赖以生存和发展的物质基础,微生物多样性是地球生物多样性和复杂森林生态系统的重要组成部分,在整个生态系统的结构和功能上占有十分重要的地位。因此,开展白皮松土壤微生物的群落结构、生态分布和物种多样性研究,对其土壤微生物菌落结构和多样性的了解将有助于更好深入探讨白皮松土壤微生物的结构和功能,对白皮松保护、西部生态环境建设、生物多样性保护与研究等都有非常积极、重要的科学理论与实践意义。 本研究应用生态学的观点对白皮松不同生境的土壤微生物多样性进行了分析探讨,包括土壤微生物群落结构的物种组成、生态特征分析、土壤微生物多样性与环境因子的关系等。研究结果如下: (1)白皮松土壤微生物群落的种属组成 白皮松林下土壤微生物共计16个科20个属。其中,细菌11科12属;放线菌2科2属;真菌3科6属。通过对不同生境的土壤微生物进行调查,小陇山白皮松林土壤细菌组成中,分解能力强的细菌占很大比例,微球菌属(Micrococcus)、芽孢杆菌属(Bacillus)为该地优势菌属,土壤杆菌属(Agrobacterium)、假单孢菌属(Pseudomonas)、硝化杆菌属(Nitrobacter),普遍出现在各样地中,其中假单孢菌属(Pseudomonas)出现在天水取样地,在洛坝地区未见其分布。放线菌数量和种属因样地环境条件等的不同差异很大。就整个采样区来说,只有两个属,即:链霉菌属(Streptomyces)和小单孢菌属(Micromonospora),其中链霉菌属(Streptomyces)为优势菌属;而小单孢菌属(Micromonospora)为该地区的稀有菌属。11号样地(净土寺6)真菌最多,14号样地(后川)最少。在真菌所有属当中,青霉属(Penicillium)和曲霉属(Aspergillum)几乎在所有样地内出现,分布广;根霉属(Rhizopus)次之;木霉属(Trichoderma)和毛霉属(mucor)分别出现在10个、11个样地中;交链孢霉属(Alternaria)只在2号样地(净土寺2)分布。 (2)白皮松土壤微生物的群落分类 本次采样来源于天水和陇南两个气候亚区,利用种类组成特点进行相似性和聚类分析,其结果说明了白皮松林下微生物的种类组成与环境条件有很好的协调性。根据属水平上相似性系数的层次聚类结果,基本与群落相似性指数分析一致:地区内部样地之间,欧式距离相对较小,群落的相似性较大。但是净土寺2号样地相对独立,与其他各采样地的关系比较疏远。同一地区不同样地的微生物群落相似性较高,但由于其外部环境等因素的不同相似度又有所不同。 (3)白皮松土壤微生物群落多样性研究 运用丰富度指数、均匀度指数和多样性指数对不同生境的土壤微生物进行分析比较,结果表明,分布在20个样地的微生物各自组成了相应的群落,群落内属的种类、数量组成、多样性、均匀性等都是不同的。多样性指数之间具有较高的相关性,生态优势度与多样性指数呈高度负相关。就整体情况而言,多样性指数净土寺地区＞洛坝地区＞保护区。 (4)土壤微生物多样性与环境因子的关系 土壤微生物多样性与土壤有机质之间存在中度相关关系;与水分之间的关系表现为弱的相关关系,与植物群落呈负的弱相关。 在研究土壤微生物的时空分布中发现,土壤微生物现物种丰富度指数、多样性指数、和均匀度指数随海拔升高,都呈缓慢下降趋势,并且在不同地区下降趋势略有差别。随着群落向成熟阶段的发育,土壤微生物的多样性趋于增加。土壤微生物除了受土壤本身性质、植被、海拔等因素影响外,还要受到其他因素如人为干扰的影响,依据地上部分受干扰的不同程度将样地分为轻度干扰区、中度干扰区和重度干扰区。相关分析表明中度干扰下的土壤微生物多样性较高。