衡水湖濕地荷花公園土壤理化性質(zhì)對(duì)其細(xì)菌多樣性的影響

李 輝 趙欣瑤 趙苗苗 甄 嬌 賈可惠 康可心 李富鵬

（1 衡水學(xué)院濕地保護(hù)與研究中心 河北 衡水 053000； 2 衡水學(xué)院生命科學(xué)系 河北 衡水 053000）

土壤與微生物的相互作用在生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)中起著至關(guān)重要的作用[1]。土壤作為微生物生命活動(dòng)的場(chǎng)所，土壤結(jié)構(gòu)和特性都會(huì)影響微生物群落的類型、數(shù)量、分布和土壤微生物活性[2～3]。有研究發(fā)現(xiàn)，在氮、磷含量較高的采樣點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的細(xì)菌豐度也較高，氮磷含量是影響廈門島周圍海域浮游細(xì)菌群落的關(guān)鍵因子[4]。土壤微生物作為生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的主要分解者，對(duì)維持衡水湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)起著重要作用。本文采用高通量測(cè)序的方法，研究衡水湖濕地土壤理化性質(zhì)對(duì)細(xì)菌群落多樣性的影響，旨在為衡水湖土壤質(zhì)量狀況與土壤微生物互相作用研究提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集。在衡水湖濕地荷花公園選取5 個(gè)采樣點(diǎn)，分別采集0 ～5 cm、5 ～10 cm、10 ～15 cm 土層的土壤，將3 個(gè)土層的土壤混勻，將混勻的土樣裝入滅菌的自封袋中并盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室。取一部分土壤，置于-80 ℃冰箱保存，另取一小部分土樣用于測(cè)定氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量，剩下的土樣自然風(fēng)干后研磨，用于測(cè)定土壤理化指標(biāo)。

1.2 土壤理化性質(zhì)測(cè)定和土壤微生物多樣性的測(cè)序方法。土壤理化性質(zhì)測(cè)定參照《土壤農(nóng)化分析》[5]進(jìn)行。土壤細(xì)菌總DNA 的提取和純化參照DNeasyPowerSoilPro Kit(QIAGEN，美國(guó))。測(cè)序由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同土壤樣品的理化性質(zhì)分析。衡水湖濕地荷花公園區(qū)域的不同采樣點(diǎn)土壤，其理化性質(zhì)差異顯著(P＜0.05)。由表1 可知，3 號(hào)土壤樣品中總磷、總氮、有效磷、有效鉀和有機(jī)質(zhì)的含量最高，分別為0.083%、0.213%、169.027 mg/kg、505.541 mg/kg 和3.358%，2 號(hào)土壤樣品中氨態(tài)氮的含量最高，為14.883 mg/kg，5 號(hào)土壤樣品中硝態(tài)氮的含量最高，為13.452 mg/kg，4 號(hào)土壤樣品中全鉀的含量最高，為1.823%；2 號(hào)土壤樣品中總磷、總氮、有效磷、有效鉀和有機(jī)質(zhì)含量最低，分別為0.060%、0.062%、20.007 mg/kg、155.130 mg/kg 和0.841%，3 號(hào)土壤樣品中氨態(tài)氮和全鉀含量最低，分別為9.989 mg/kg 和1.565%，4 號(hào)土壤樣品中硝態(tài)氮的含量最低，為3.101 mg/kg。這可能是與采樣地點(diǎn)的環(huán)境有關(guān)，3 號(hào)和5 號(hào)采樣點(diǎn)常年生長(zhǎng)著植物，一到秋冬季植物的莖葉枯萎腐爛，經(jīng)土壤微生物分解成可溶性的小分子物質(zhì)，從而提高了土壤肥力，導(dǎo)致3 號(hào)和5 號(hào)土壤樣品中氮磷含量偏高。2 號(hào)采樣點(diǎn)是常年裸露的土壤，沒(méi)有植被覆蓋。4 號(hào)和1 號(hào)采樣點(diǎn)位于衡水湖荷花公園湖水的邊上，周圍有漂浮的植物莖葉。

表1 不同土壤樣品理化性質(zhì)分析

2.2 不同土壤樣品中細(xì)菌群落在門水平上的相對(duì)豐度值分析。衡水湖濕地荷花公園5 個(gè)土壤樣品主要有13個(gè)細(xì)菌門組成，如表2 所示。1 號(hào)樣品變形菌門相對(duì)豐度值最高，達(dá)到35.27%，2 號(hào)和5 號(hào)變形菌門相對(duì)豐度值最低，均小于19%。變形菌門屬于一大類細(xì)菌群落，其中α-變形菌多參與固氮作用，δ-變形菌多參與土壤氮、磷、硫及有機(jī)質(zhì)的循環(huán)[6]，由此可見(jiàn)，變形菌門相對(duì)豐度受土壤中N、P 和有機(jī)質(zhì)等多種因素影響。擬桿菌門在1 號(hào)、3 號(hào)和5 號(hào)樣品中相對(duì)豐度值較高(13%～19%)，在2 號(hào)和4 號(hào)樣品中相對(duì)豐度值較低(3%～8%)。擬桿菌門主要分布在未被污染的土壤、水體或者表層沉積物中[7]，可見(jiàn)，衡水湖土壤未被污染，仍保持其原有的生態(tài)環(huán)境。2 號(hào)、3 號(hào)和4號(hào)樣品中綠彎菌門相對(duì)豐度值較高(11%～19%)，1 號(hào)和5 號(hào)樣品中綠彎菌門相對(duì)豐度值在4%～6%。有研究發(fā)現(xiàn)，綠彎菌門廣泛分布于淡水湖泊的表層沉積物中，尤其是在富營(yíng)養(yǎng)化環(huán)境中含量較豐富[8]。浮霉菌門在2號(hào)、3 號(hào)和4 號(hào)樣品中相對(duì)豐度值較高(9%～14%)，1號(hào)和5 號(hào)樣品中浮霉菌門相對(duì)豐度值較低(1%～3%)，有研究表明，浮霉菌門在濕地氮循環(huán)中扮演重要角色，具有厭氧氨氧化作用的生態(tài)學(xué)功能[9]。土壤細(xì)菌群落相對(duì)豐度值主要受氮、磷和有機(jī)質(zhì)含量的影響。

表2 不同土壤樣品細(xì)菌群落在門水平上的相對(duì)豐度值

3 結(jié)論與討論

本文選取衡水湖濕地荷花公園土壤作為研究對(duì)象，研究土壤理化性質(zhì)對(duì)其細(xì)菌多樣性的影響。結(jié)果表明，不同采樣點(diǎn)土壤理化性質(zhì)差異顯著(P＜0.05)；5個(gè)土壤樣品主要有13 個(gè)細(xì)菌門組成，優(yōu)勢(shì)菌門主要有變形桿菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteriota)、擬桿菌門(Bacteroidota)、綠彎菌門(Chloroflexi)、厚壁菌門(Firmicutes)、浮霉菌門(Planctomycetota)、酸桿菌門(Acidobacteriota)等。5 個(gè)樣品在細(xì)菌群落組成結(jié)構(gòu)上相似，但細(xì)菌群落相對(duì)豐度存在較大的差異，這主要受土壤中有機(jī)質(zhì)、N 和P 的含量影響。