宁夏荒漠草原典型灌丛根际土壤酶活性及微生物代谢多样性

开展荒漠灌丛根际土壤酶活性和微生物代谢多样性研究,对于荒漠土壤的生态修复具有重要意义。运用可见分光光度法和Biolog微平板法,对宁夏白芨滩荒漠草原内柠条、沙冬青、毛刺和猫头刺4种典型的豆科灌丛不同发育期根际土壤酶活性及微生物代谢功能多样性进行了研究。结果表明:不同灌丛各发育期根际土壤的酶活性存在显著差异。从灌丛种类来看,沙冬青根际土壤脲酶活性均显著高于其他3种灌丛,毛刺根际土壤碱性磷酸酶活性均显著低于其他灌丛。从发育期来看,营养期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性显著高于其他时期,柠条根际土壤脲酶和蔗糖酶活性显著低于其他时期;盛花期柠条根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性、沙冬青根际土壤蔗糖酶活性、猫头刺根际土壤脲酶和脱氢酶活性显著高于其他时期;果实期沙冬青根际土壤脲酶和碱性磷酸酶活性最高,柠条根际土壤蔗糖酶和脱氢酶活性最高;毛刺的盛花期和果实期根际土壤中酶活性普遍较低。不同灌丛各发育期根际土壤微生物群落代谢多样性大多存在显著差异。4种灌丛根际土壤平均颜色变化率(average well color development,AWCD)均随培养时间的延长而逐渐增加,碳源利用类型主要为碳水化合物、氨基酸和羧酸。柠条营养期根际土壤中微生物分布较均匀,代谢活性强,生长旺盛。主成分分析(principal component analysis,PCA)显示,营养期沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;盛花期柠条、沙冬青和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似;果实期柠条和沙冬青、毛刺和猫头刺根际土壤微生物的碳源利用模式相似。随着发育期的变化,土壤微生物碳源利用模式发生不同程度的变化。冗余分析(redundancy analysis,RDA)显示,酶活性和微生物代谢功能与土壤理化性质关系密切。脲酶与铵态氮(NH_(4)^(+)-N)正相关;碱性磷酸酶与土壤含水量(SWC)显著正相关;蔗糖酶与全氮(TN)、铵态氮(NH_(4)^(+)-N)、土壤有机质(SOM)和全磷(TP)正相关,且与TN显著正相关;TN、有效磷(AP)、TP、速效钾(AK)和亚硝态氮(NO_(2)^(-)-N )显著影响脱氢酶活性。NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N 、TP、AP和NO_(3)^(-)-N是影响微生物代谢多样性的主要理化因子。该研究结果对于了解宁夏荒漠根际土壤微环境以及微生物群落对环境响应特征具有积极意义。