袁慶葉,安 菁,高俊琴,韓廣軒,于飛海,*

1 北京林業(yè)大學(xué)自然保護(hù)區(qū)學(xué)院，北京 100083 2 中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所中國(guó)科學(xué)院海岸帶環(huán)境過(guò)程與生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，煙臺(tái) 264003

濱海濕地處于海洋和陸地的交錯(cuò)地帶,是重要的濕地類型,也是環(huán)境條件變化最劇烈、最易受到破壞的高脆弱生態(tài)系統(tǒng)[1-2]。近些年來(lái)由于大規(guī)模的海上和沿海石油開(kāi)采活動(dòng),在石油的生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸過(guò)程中泄漏問(wèn)題頻發(fā),濱海濕地不斷遭受石油污染的嚴(yán)重影響[3-4]。石油對(duì)植物生長(zhǎng)具有毒害作用[5-6],同時(shí)也會(huì)對(duì)土壤微生物活動(dòng)造成影響[4]。例如,石油污染能夠抑制土壤中部分微生物的生長(zhǎng)[7],但也會(huì)增加土壤中石油降解菌的豐富度[8]。同時(shí),石油降解菌,包括細(xì)菌、真菌等多種類群,在自身代謝過(guò)程中能夠利用土壤中的一系列電子受體將石油烴等污染物氧化降解[9],從而緩解石油對(duì)植物生長(zhǎng)的毒害作用。

植物的生長(zhǎng)狀況可以對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生物量產(chǎn)生十分顯著的影響[10-11]。植物生長(zhǎng)可以影響其凋落物的產(chǎn)生和分解、根系的周轉(zhuǎn)以及根系分泌物的產(chǎn)生等活動(dòng)[12-13]。這些活動(dòng)一方面可以為土壤微生物生長(zhǎng)提供所必需的有機(jī)物[14],另一方面能夠影響土壤碳和氮含量,而土壤碳和氮為微生物生長(zhǎng)和繁殖提供所必需的碳源和能量,是影響微生物群落結(jié)構(gòu)和生物量的重要因素[14-15]。植物凋落物的質(zhì)量不同對(duì)土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的影響也不相同[16]。一般來(lái)講,歸還到土壤中的凋落物質(zhì)量高,則土壤中的細(xì)菌與真菌之比也相對(duì)較高[16-18]。同時(shí),植物也能通過(guò)調(diào)節(jié)土壤條件和微氣候等對(duì)微生物活動(dòng)產(chǎn)生間接影響[19]。因此,植物生長(zhǎng)也可能通過(guò)影響凋落物的質(zhì)量以及改變植物對(duì)土壤條件和微氣候的調(diào)節(jié)能力來(lái)影響土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和生物量。

克隆植物在自然界廣泛存在[20-21],是許多生態(tài)系統(tǒng)如草地、凍原和濕地的優(yōu)勢(shì)物種[19,22],并深刻地影響其結(jié)構(gòu)和功能[22-23]?？寺≈参锏淖铒@著特征之一在于,通過(guò)匍匐莖、根狀莖或水平根等橫生結(jié)構(gòu)相連的無(wú)性繁殖個(gè)體(分株)之間可以進(jìn)行水分、養(yǎng)分和光合產(chǎn)物等的傳遞,即通過(guò)克隆整合實(shí)現(xiàn)克隆內(nèi)的資源共享[24-25]。國(guó)內(nèi)外大量的研究表明,克隆整合可以顯著提高分株對(duì)各種環(huán)境脅迫的耐受能力[25-28],從而可以極大地提高受脅迫分株甚至整個(gè)克隆的生長(zhǎng)[25,29]。因此,克隆整合對(duì)受脅迫分株生長(zhǎng)的促進(jìn)作用將可能進(jìn)一步影響分株周圍土壤微生物群落的組成和生物量。然而,到目前為止,國(guó)內(nèi)外有關(guān)克隆整合對(duì)土壤微生物影響的研究卻十分缺乏[30]。對(duì)于遭受石油污染的、優(yōu)勢(shì)種為克隆植物的濱海濕地,由于克隆植物能夠通過(guò)克隆整合將光合產(chǎn)物、水分或養(yǎng)分等傳輸給遭受石油污染脅迫的分株,并促進(jìn)其生長(zhǎng)[31],因此我們提出假說(shuō)：克隆整合可以進(jìn)一步影響遭受石油污染分株周圍的土壤微生物的結(jié)構(gòu)和生物量。

為檢驗(yàn)這一假說(shuō),本研究在以根狀莖型克隆植物——蘆葦(Phragmitesaustralis(Cav.) Trin. ex Steudel)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)的黃河三角洲濱海濕地開(kāi)展了一個(gè)為期兩年的野外實(shí)驗(yàn)。蘆葦對(duì)石油污染具有較強(qiáng)的耐受性[32],且蘆葦能夠影響土壤中石油類物質(zhì)的向下遷移和降解轉(zhuǎn)化[33],提高石油降解微生物的活性[34]。此外,蘆葦相連分株之間存在非常強(qiáng)的克隆整合,這種克隆整合可以幫助蘆葦從低鹽度(海拔高)地區(qū)向高鹽度(低海拔)地區(qū)擴(kuò)展[35]。因此,蘆葦濕地是檢驗(yàn)本假說(shuō)的一個(gè)非常合適的生態(tài)系統(tǒng)。

在黃河三角洲蘆葦濕地設(shè)置樣方,并在樣方中每年添加0、5、10 mm的原油,用于模擬不同程度的石油污染；同時(shí),通過(guò)切斷蘆葦?shù)牡叵赂鶢钋o連接來(lái)阻斷克隆整合,并以保持根狀莖連接作為對(duì)照。通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn),我們擬回答以下兩個(gè)科學(xué)問(wèn)題：(1)石油污染對(duì)蘆葦濕地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生物量具有怎樣的影響？(2)石油污染條件下蘆葦?shù)目寺≌鲜欠駥?duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生物量產(chǎn)生影響？

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于山東省東營(yíng)市黃河三角洲的中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所濱海濕地生態(tài)試驗(yàn)站(37°45′36.62″—37°46′15.56″N,118°58′38.74″—118°58′58.77″E),黃河三角洲國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)大汶流管理站西側(cè)。研究區(qū)海拔為0—4 m,距離黃河入海口的距離約為16 km。

研究地屬于季節(jié)性濕地,優(yōu)勢(shì)物種為蘆葦,同時(shí)伴生有少量的鹽地堿蓬(Suaedasalsa(L.) Pall.)和鵝絨藤(CynanchumchinenseR. Br.)等。在7月中旬至8月中旬降雨量較大時(shí)會(huì)出現(xiàn)積水現(xiàn)象,積水深度通常小于5 cm[2]。該地區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)大陸季風(fēng)氣候,雨熱同期[36]。年平均日照時(shí)數(shù)為2590—2830 h；年平均氣溫為11.7—12.8℃,歷史最高溫度41.9℃,歷史最低溫度-23.3℃。年平均降水量為551.6 mm,其中70%的降水量集中在5月到9月,降水量的季節(jié)和年際變化較大。年蒸發(fā)量為1962 mm,干旱指數(shù)達(dá)3.56。全年平均風(fēng)速為2.98 m/s,無(wú)霜期長(zhǎng)達(dá)206 d,≥10 ℃的積溫約為4300℃[37]。

1.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

在研究地選取6個(gè)蘆葦生長(zhǎng)相對(duì)均勻的小區(qū)作為區(qū)組。每個(gè)區(qū)組內(nèi)隨機(jī)布設(shè)6個(gè)直徑為60 cm的圓形樣方,每?jī)蓚€(gè)樣方之間的距離至少為2 m以減少不同處理之間的潛在影響。實(shí)驗(yàn)采用雙因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì),包括2個(gè)水平的根狀莖處理(圓形樣方邊緣的蘆葦根狀莖被切斷或不切斷)和3個(gè)水平的石油處理(每年向樣方內(nèi)添加0、5 mm或10 mm厚的原油),共6個(gè)處理。將6個(gè)實(shí)驗(yàn)處理隨機(jī)安排到每個(gè)區(qū)組的6個(gè)樣方中,每個(gè)區(qū)組相當(dāng)于一個(gè)重復(fù)。

2014年6月28日,對(duì)于根狀莖切斷處理,我們將直徑和高均為60 cm的塑料管垂直插入到地面以下30 cm以切斷樣方內(nèi)外蘆葦根狀莖。我們的預(yù)處理表明,在研究地蘆葦?shù)慕^大部分根狀莖分布在地表以下15—20 cm處,因此該處理能夠有效地切斷樣方內(nèi)外絕大多數(shù)的蘆葦根狀莖連接,從而阻止了可能存在的樣方內(nèi)外蘆葦分株之間的克隆整合作用。對(duì)于根狀莖不切斷(即連接)處理,將直徑60 cm、高35 cm的塑料管垂直插入到地面以下僅5 cm深,從而保證樣方內(nèi)外蘆葦根狀莖的連接,即保證了克隆整合的存在。無(wú)論切斷或不切斷處理,塑料管上部的30 cm均保持在地面以上,以防止暴雨可能導(dǎo)致的添加石油的溢出。這種通過(guò)切斷根狀莖阻斷克隆整合作用的方法被廣泛應(yīng)用于野外實(shí)驗(yàn)研究[27,38]。實(shí)驗(yàn)共持續(xù)了兩個(gè)生長(zhǎng)季,其中石油(采自勝利油田)分別于2014年6月29日和2015年5月13日各添加1次。

1.3 土壤微生物測(cè)定

在植物生長(zhǎng)和土壤微生物活動(dòng)最為旺盛時(shí)期(2014年8月23日和2015年8月25日),我們采用土鉆法采集0—20 cm的土樣進(jìn)行分析測(cè)定。用土鉆(3 cm內(nèi)徑)在每個(gè)樣方內(nèi)隨機(jī)鉆取3個(gè)土壤樣品后將其均勻混合成一個(gè)土樣,去除其中摻雜的植物根系、碎石等雜質(zhì)并過(guò)2 mm篩。隨后,將土壤樣品放入便攜式冰箱并迅速轉(zhuǎn)移到實(shí)驗(yàn)室,分別于4℃和-80℃的低溫條件下進(jìn)行保存。

土壤微生物碳和氮的測(cè)定采用氯仿熏蒸浸提法(fumigation extraction method)。首先將4℃下保存的鮮土樣在25℃的密封條件下黑暗培養(yǎng)7 d,然后稱取兩份鮮土(每份10 g)分別放入150 mL塑料瓶中,并將其中一份土樣置入內(nèi)部放有100 mL去乙醇氯仿的真空干燥器內(nèi)；抽真空后保持氯仿沸騰3—5 min,然后將干燥器維持真空狀態(tài)在25℃的黑暗條件下熏蒸24 h,另一份土壤不做氯仿熏蒸處理。之后將熏蒸和不熏蒸的土壤分別轉(zhuǎn)移到200 mL的提取瓶中,加入50 mL 0.5 mol/L的K2SO4,震蕩30 min后用0.45 μm濾紙過(guò)濾取濾液。浸提液中的碳氮用Multi 3100 N/C TOC analyzer (Analytik Jena,Germany)測(cè)定。由熏蒸和未熏蒸土樣浸提的有機(jī)碳/氮的差值分別除以轉(zhuǎn)換系數(shù)0.38和0.45,即得土樣的微生物生物量碳(SMC)和氮(SMN)[12]。

土壤微生物群落特征的測(cè)定采用磷酸脂肪酸法(phospholipid fatty acids,PLFAs)[12,30]。PLFAs的提取分離和鑒定采用氣相色譜(Agilent 6850,USA)和美國(guó)MIDI公司的Sherlock脂肪酸微生物鑒定系統(tǒng)相結(jié)合的標(biāo)準(zhǔn)方法。單個(gè)PLFA生物標(biāo)記物的含量的計(jì)算公式如下：

其中,A和M分別為單個(gè)PLFA生物標(biāo)記物的特征峰值和相對(duì)分子質(zhì)量,B為對(duì)照物19:0的特征峰值,W為測(cè)試樣品的干重。將PLFA譜圖中對(duì)提取的PLFA總量的貢獻(xiàn)值小于1%或者僅在一個(gè)樣品中提取到的PLFA從最終結(jié)果中除去[39],共得到23個(gè)常見(jiàn)的PLFA種類。其中14:0,i15:0,a15:0,15:0,i16:0,16:1ω7,16:1ω9,16:0,i17:0,a17:0,17:0,cy17:0,18:1ω5,18:1ω7和cy19:0用于表征土壤中的細(xì)菌；18:2ω6,9,18:1ω9用于表征土壤中的真菌；i15:0,a15:0,i16:0,i17:0,a17:0用于表征土壤中的革蘭氏陽(yáng)性菌；16:1ω7,16:1ω9,18:1ω7用于表征土壤中的革蘭氏陰性菌[12]。

1.4 數(shù)據(jù)分析

由于取樣失誤,導(dǎo)致無(wú)石油添加條件下根狀莖連接和切斷處理的數(shù)據(jù)各缺失1個(gè)。采用具有重復(fù)測(cè)量的雙因素方差分析(Two-way ANOVAs with repeated measures)統(tǒng)計(jì)石油添加(0、5、10 mm)、克隆整合(有和無(wú))和取樣時(shí)間(2014年和2015年)對(duì)土壤微生物PLFA總量、各類群微生物PLFA含量、土壤微生物碳和氮含量的影響；其中,取樣時(shí)間為重復(fù)測(cè)量變量。通過(guò)直線回歸,分析土壤微生物PLFA總量與土壤微生物碳和氮之間的關(guān)系。在方差分析前對(duì)所有數(shù)據(jù)進(jìn)行自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換以滿足方差齊性和正態(tài)性,在進(jìn)行線性回歸前對(duì)各微生物PLFA含量取自然對(duì)數(shù)。所有數(shù)據(jù)分析均采用SPSS 22.0軟件(SPSS,Inc.,Chicago,Illinois,USA)進(jìn)行。

2 結(jié)果

2.1 不同處理對(duì)土壤微生物PLFA含量的影響

土壤微生物PLFA總量、細(xì)菌和革蘭氏陽(yáng)性菌PLFA含量在2015年均顯著高于2014年(表1,圖1)。石油添加在2015年顯著增加了土壤微生物PLFA總量,但在2014年其效應(yīng)卻并不顯著(O × T 效應(yīng)P< 0.01,表1,圖1)。然而,無(wú)論在2014年還是2015年,石油添加對(duì)土壤微生物細(xì)菌、真菌、革蘭氏陰性菌和革蘭氏陽(yáng)性菌的PLFA含量均沒(méi)有顯著的效應(yīng)(表1,圖1)。此外,無(wú)論在2014年還是2015年,蘆葦?shù)目寺≌?根狀莖切斷)及其與石油添加的交互作用對(duì)土壤微生物PLFA總量及各微生物類群PLFA含量均無(wú)顯著效應(yīng)(表1,圖1)。

表1 石油添加、根狀莖切斷和取樣時(shí)間對(duì)土壤微生物PLFA含量的影響Table 1 Effects of oil addition, rhizome severance and sampling time on soil microbial PLFAs

*P< 0.05,**P< 0.01, ***P< 0.001

圖1 石油添加、根狀莖切斷和取樣時(shí)間對(duì)土壤PLFA總量及細(xì)菌、真菌、革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌PLFA含量的影響Fig.1 Effects of oil addition, rhizome severance and sampling time on total PLFAs and on PLFAs of soil bacteria, fungi, gram-positive bacteria and gram-negative bacteria柱體和豎線分別代表均值和標(biāo)準(zhǔn)誤

2.2 不同處理對(duì)土壤微生物碳和氮含量的影響

石油添加對(duì)土壤微生物碳和氮含量的效應(yīng)取決于取樣時(shí)間(表2,O × T 效應(yīng)P< 0.05)：在2014年,石油添加,尤其是添加10 mm石油降低了土壤微生物碳和氮含量,而在2015年,添加5 mm和10 mm石油均顯著增加了土壤微生物碳和氮含量(圖2)。無(wú)論在2014年還是2015年,蘆葦?shù)目寺≌?根狀莖切斷)及其與石油添加的交互作用對(duì)土壤微生物碳和氮含量均無(wú)顯著效應(yīng)(表2,圖2)。

表2 石油添加、根狀莖切斷和取樣時(shí)間對(duì)土壤微生物碳和氮含量的影響Table 2 Effects of oil addition, rhizome severance and sampling time on soil microbial carbon (SMC) and nitrogen (SMN)

*P< 0.05,**P< 0.01及 ***P< 0.001

圖2 石油添加、根狀莖切斷和取樣時(shí)間對(duì)土壤微生物碳和氮含量的影響Fig.2 Effects of oil addition, rhizome severance and sampling time on soil microbial carbon (SMC) and nitrogen (SMNB)柱體和豎線分別代表均值和標(biāo)準(zhǔn)誤

2.3 土壤微生物PLFA含量與微生物碳和氮含量的關(guān)系

無(wú)論在2014和2015年,土壤微生物PLFA總量與土壤微生物碳和氮含量之間均呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖3,P< 0.05)。在2014年,土壤細(xì)菌、真菌、革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌PLFA含量與土壤微生物碳和氮含量之間均呈現(xiàn)顯著的正相關(guān)關(guān)系(圖4),而在2015年這些關(guān)系均不顯著(圖5)。

圖3 在2014和2015年土壤微生物PLFAs總量與土壤微生物碳含量和氮含量之間的關(guān)系Fig.3 Relationships of total soil microbial PLFAs with soil microbial carbon (SMC) and nitrogen (SMN) in 2014 and 2015

圖4 在2014和2015年土壤微生物各類群PLFAs含量與土壤微生物碳含量之間的關(guān)系Fig.4 Relationships of soil microbial PLFAs of different groups with soil microbial carbon (SMC) in 2014 and 2015

圖5 在2014和2015年土壤微生物各類群PLFAs含量與土壤微生物氮含量之間的關(guān)系Fig.5 Relationships of soil microbial PLFAs of different groups with soil microbial nitrogen (SMN) in 2014 and 2015

3 討論

許多環(huán)境因素可以影響土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和生物量,包括土壤養(yǎng)分、水分、pH值、質(zhì)地、溫度、土地利用方式和石油污染[12,34,40]等。研究發(fā)現(xiàn),石油污染可以影響蘆葦濕地土壤微生物群落的生物量,并且與石油污染持續(xù)時(shí)間密切相關(guān)。首次添加石油后約兩個(gè)月的時(shí)間(即2014年第一次取樣),表現(xiàn)為石油污染抑制了群落中一部分微生物的生長(zhǎng)和代謝,導(dǎo)致土壤微生物碳和氮含量的降低；而兩年的石油添加(即2015年第二次取樣)顯著增加了土壤微生物碳和氮含量及土壤微生物PLFA總量,這與已有研究結(jié)果一致[41]。造成長(zhǎng)期石油污染條件下土壤微生物量增加的原因可能有3個(gè)。首先,石油中的烴類物質(zhì)增加了土壤碳的可利用性,為微生物的生長(zhǎng)繁殖提供了所需的碳源。大量研究證據(jù)表明,微生物生物量受土壤有機(jī)碳含量影響較大,表現(xiàn)為土壤微生物生物量與土壤總碳呈正相關(guān)關(guān)系[15,42]。其次,石油的氧化過(guò)程也會(huì)導(dǎo)致土壤微生物尤其是石油降解菌生物量的增加[4]。最后,石油的添加增加了地面對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收從而使土壤溫度升高,而土壤溫度升高能夠顯著增強(qiáng)土壤微生物的生長(zhǎng)代謝活動(dòng)及生物量動(dòng)態(tài)變化[43]。石油污染對(duì)濕地微生物生物量的影響對(duì)生態(tài)系統(tǒng)功能可能具有重要作用。例如,石油污染可能增強(qiáng)土壤微生物的呼吸作用,增加系統(tǒng)CO2氣體的排放,而土壤微生物,尤其是石油降解菌的增多又會(huì)反過(guò)來(lái)加速對(duì)土壤中石油的降解[9]。

土壤微生物群落結(jié)構(gòu)也受到環(huán)境因素的顯著影響。一般來(lái)講,在有機(jī)質(zhì)有效性較高的土壤中,細(xì)菌占優(yōu)勢(shì)；反之,則真菌占優(yōu)勢(shì)[17,44]。研究發(fā)現(xiàn),兩年的石油添加顯著增加了土壤中細(xì)菌的含量,但對(duì)真菌PLFA含量的影響不顯著。由于石油富含有機(jī)質(zhì),兩年的石油添加可能顯著增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)含量,而土壤有機(jī)質(zhì)的增加有利于土壤細(xì)菌的快速增長(zhǎng),提高其與真菌的競(jìng)爭(zhēng)能力[18],具體表現(xiàn)在本實(shí)驗(yàn)中土壤細(xì)菌PLFA含量大約是真菌PLFA含量的9倍(圖1)。此外,自然界中廣泛分布著菌根真菌,其生長(zhǎng)所需的能量來(lái)源為植物光合作用新形成的光合產(chǎn)物[40]。石油的毒害作用能夠顯著降低蘆葦?shù)墓夂献饔盟俾蔥45],因而可能在一定程度上抑制了土壤中菌根真菌的增加。石油污染導(dǎo)致的土壤微生物群落細(xì)菌與真菌含量比值的變化對(duì)濕地生態(tài)系統(tǒng)功能也具有重要影響。石油添加限制了氧氣從空氣向土壤中的擴(kuò)散,從而加重了土壤的厭氧條件[46],甲烷產(chǎn)生菌在厭氧環(huán)境中活動(dòng)加強(qiáng),促進(jìn)土壤有機(jī)質(zhì)分解產(chǎn)生甲烷[46-47]。因此,石油污染對(duì)土壤微生物的影響可能顯著增加溫室氣體甲烷的排放。此外,石油污染條件下細(xì)菌含量的增長(zhǎng)還可以增加土壤氮礦化[48]、硝化[49]以及硫還原[7]等土壤過(guò)程的速率,進(jìn)而對(duì)土壤養(yǎng)分循環(huán)產(chǎn)生影響。

很多研究表明,克隆整合可以提高克隆植物對(duì)脅迫的耐受能力,提高遭受脅迫分株的生長(zhǎng)[24,26,50],而植物的生長(zhǎng)狀況與其根際微生物群落的結(jié)構(gòu)和生物量密切相關(guān)[10]。最近的研究還表明,通過(guò)克隆整合傳輸?shù)乃趾宛B(yǎng)分可以進(jìn)一步通過(guò)水力重分配(hydraulic redistribution)被分株重新釋放到其根際土壤中[51]。因此,可以推測(cè),克隆整合對(duì)遭受脅迫分株生長(zhǎng)的這種促進(jìn)作用可能進(jìn)一步影響其周圍土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和生物量。然而,我們發(fā)現(xiàn),盡管克隆整合顯著提高了遭受石油污染的蘆葦分株的生長(zhǎng)(未發(fā)表數(shù)據(jù)),卻并不顯著影響土壤微生物總量及各主要類群的含量。因此,本研究的結(jié)果并不支持之前提出的假說(shuō),表明克隆整合對(duì)分株生長(zhǎng)的促進(jìn)作用并不一定能夠進(jìn)一步影響土壤過(guò)程。然而,有研究發(fā)現(xiàn),匍匐莖克隆植物活血丹(Glechomalongituba)相連分株之間的克隆整合顯著提高了被遮陰分株根際土中的微生物各類群PLFA含量和PLFA總量、碳和氮可利用性及土壤氮礦化和硝化速率等,從而加速了土壤的養(yǎng)分循環(huán)[30]。此外,克隆整合通過(guò)改變土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和促進(jìn)根際的氮同化過(guò)程進(jìn)一步顯著提高了異質(zhì)性光照條件下活血丹的碳積累能力[52]。

本研究中克隆整合對(duì)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生物量無(wú)顯著影響的可能原因有3個(gè)。第一,土壤碳和氮等養(yǎng)分條件為微生物生長(zhǎng)和繁殖提供了所需的碳源和能量[12,15],但克隆整合可能沒(méi)有顯著改變石油污染脅迫下蘆葦濕地的土壤全碳和全氮含量,因而對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)和生物量無(wú)顯著影響。第二,蘆葦?shù)母凳铸嫶?在自然條件下其地下生物量可能與地上生物量大體相等[53],而石油污染對(duì)蘆葦?shù)叵律锪康拿{迫程度要顯著低于地上部分[6]。因此,克隆整合雖然提高了遭受石油污染的蘆葦?shù)厣喜糠值纳L(zhǎng),但可能對(duì)其地下部分的活動(dòng)和生物量并沒(méi)有顯著的影響,進(jìn)而對(duì)其產(chǎn)生的可為微生物生長(zhǎng)提供所必需有機(jī)物的根系周轉(zhuǎn)產(chǎn)物和根系分泌物等也無(wú)顯著效應(yīng)。第三,本實(shí)驗(yàn)所取土樣的絕大部分不是根際土壤(即受植物根系活動(dòng)的影響,在物理、化學(xué)和生物性質(zhì)上不同于原土體的那部分微域土區(qū)[54]),而是在樣方內(nèi)隨機(jī)選取3個(gè)直徑3 cm、深度0—20 cm的土柱混合而成,導(dǎo)致克隆整合的效應(yīng)被削弱。

綜上所述,石油污染可以顯著影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和生物量,而蘆葦克隆整合對(duì)土壤微生物群落的效應(yīng)卻并不顯著。由于PLFA法對(duì)土壤微生物群落的分辨率過(guò)低,能夠鑒定的PLFA種類也十分有限。例如,本實(shí)驗(yàn)中細(xì)菌和真菌PLFA含量之和僅占微生物PLFA總量的50%左右。因此,下一步考慮在對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行繼續(xù)處理的基礎(chǔ)上利用高通量測(cè)序的方法進(jìn)一步完善克隆整合對(duì)石油污染條件下蘆葦根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)影響的研究,以期為濱海濕地石油污染生態(tài)系統(tǒng)功能的評(píng)價(jià)及土壤的生物修復(fù)技術(shù)提供科學(xué)依據(jù)。

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