氨氧化基因丰度和潜在氨氧化速率对加拿大一枝黄花入侵和土壤类型的响应

【目的】土壤类型和植物入侵影响土壤微生物群落结构和功能,基于此,我们研究加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵两种类型土壤后,土壤中氨氧化古细菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的基因丰度和潜在氨氧化速率(PAOR)的变化规律及影响机理。【方法】云南和浙江是加拿大一枝黄花入侵的重点地区,本研究在云南省滇池周边的海东湿地公园、捞鱼河湿地公园和安乐村(土壤类型均为冲积土)以及浙江省东部的杭州湾湿地公园、临海上盘镇和路桥镇峰江村(土壤类型均为黄泥田土),分别选择一块采样地,面积为100~150m^2。在每块采样地加拿大一枝黄花入侵(Mono)和未入侵(Nat)之处,划出0.5 m×0.5 m,采集土壤和植物样品。Mono和Nat地块相距10~20 m,每个地块重复3次。采用qPCR和室内培养技术分析土壤中AOA、AOB基因丰度和PAOR,用植物生态和土壤化学方法分析植物生物量和土壤化学性状。【结果】加拿大一枝黄花入侵后,冲积土中AOA丰度和PAOR显著下降,黄泥田土中AOA丰度和PAOR却显著提高,而AOB丰度在两种类型土壤中均显著提高。Nat冲积土中AOA丰度和PAOR大于黄泥田土,而Mono条件下冲积土中AOA丰度和PAOR小于黄泥田土,AOB丰度在两种土壤类型中均变化较小。Mono样地植被地上部分和地下部分生物量、土壤有机质含量和pH是影响冲积土和黄泥田土AOA丰度和PAOR的重要因素。与AOA不同,冲积土AOB丰度仅受植物地下部分生物量的影响,而黄泥田土AOB丰度同时受植物地下部分生物量、土壤总磷含量和pH影响。【结论】加拿大一枝黄花入侵大大增加了植被地上部和地下部生物量,进而为微生物提供了大量的碳源,同时提高了土壤pH,因此,氨氧化细菌AOB的丰度显著增加。土壤类型仅影响AOA的丰度,对AOB和氨氧化潜力没有显著影响,而加拿大一枝黄花入侵显著影响两类土壤中的AOA、AOB丰度以及氨氧化潜力。