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土壤是一个复杂而异质的生态系统。作为该生态系统中最丰富的生物群落,土壤微生物群落更由于其极大的丰度以及复杂多变的因素而被人们形象地称为“黑箱”。磷脂脂肪酸(Phospholipid Fatty Acid,PLFA)分析由于能够直接、迅速、大量地检测土壤样品中动态微生物总量和微生物群落结构,所以该方法已经成为当今国际上进行微生物分子生态学研究的首选方法,国内在微生物分子生态学方面的研究尚鲜见报道。为此,本研究首先进行了该方法的摸索性尝试,结合自身的实践经验,剖析了国外有关PLFA提取方法的操作流程;在总结了操作过程中的技术要点基础之上,对待测甲酯进样的前期准备以及进样量两个环节提出了自己的见解;然后通过PLFA测定,结合微生物生物量的分析,进行4年甲胺磷处理土壤微生物群落结构和功能的探索性研究,以初步揭示甲胺磷的施用对土壤环境的滞后影响。试验分析的土壤样品包括对照土壤(S1)、低浓度甲胺磷处理4年的土壤(S2)和高浓度甲胺磷处理4年的土壤(S3)。
结果表明甲胺磷处理对土壤微生物群落的影响有显著变化。3种土壤之间的微生物生物碳无显著差异(P<0.05),这和以往结果(甲胺磷处理2年的土壤微生物生物碳间呈显著差异)不同;而土壤之间的全碳、全氮、全磷均呈显著性差异(P<0.05),并且与甲胺磷处理浓度呈正相关;与甲胺磷处理2年土壤中的全碳、全氮、全磷相比,处理4年土壤中的这些物质分别都有不同程度的下降。
甲胺磷处理对土壤PLFA总量无显著影响,而对土壤微生物群落PLFA组成影响显著。三种处理土壤微生物细菌PLFA总量呈显著差异(P<0.05)。甲胺磷处理提高了细菌PLFA的含量。三种处理土壤微生物真菌PLFA含量呈显著性差异(P<0.05)。甲胺磷处理降低了真菌PLFA的含量。三种处理土壤微生物真菌PLFA与细菌PLFA的比例呈显著性差异(P<0.05)。甲胺磷处理降低了真菌PLFA与细菌PLFA的比值。三种处理土壤微生物格兰氏阳性细菌PLFA总量无显著差异。三种处理土壤微生物格兰氏阴性细菌PLFA总量呈显著差异(P<0.05)。甲胺磷处理提高了格兰氏阴性细菌PLFA。使用14C到20C之间的脂肪酸进行主成分分析(Principal Component Analysis,PCA),结果表明试验土壤可以被分为两个不同的组分:未处理的土壤(S1)和处理的土壤(S2和S3)。16:0和c-18:1ω9脂肪酸为PLFA图谱中的优势群体。甲胺磷处理土壤中15:0(饱和15碳脂肪酸)含量非常低,基本上低于检测限度。
综合结果表明,甲胺磷处理对土壤微生物总量无显著影响。甲胺磷处理显著改变了土壤微生物群落结构,其中土壤微生物群落结构由真菌和细菌并重转变为细菌占支配地位的群落结构。不同浓度甲胺磷处理对微生物群落结构的无显著影响。在甲胺磷降解过程中,与格兰氏阳性细菌相比,格兰氏阴性细菌起到更为重要的作用并且格兰氏阳性细菌比格兰氏阴性菌对甲胺磷的处理更为敏感。真菌生物量与细菌生物量的比值可能充当甲胺磷污染程度的指标。15:0可能充当土壤胁迫程度的指标。