基于喀斯特生态恢复的根瘤共生体多样性研究

许多植物能与固氮菌形成根瘤固氮共生体而在贫瘠或生态退化的土壤上生长，根瘤共生体随生境异质性变化而具有生态多样性，它们在植被演替和生态恢复过程中具有重要作用。植被恢复是喀斯特脆弱区退化生态系统恢复的关键，充分利用根瘤共生体的固氮功能是喀斯特退化生态系统重建的客观需求。本项目拟以喀斯特峰丛洼地退化生态系统为研究对象，采用野外调查、田间试验和室内分析相结合的方法，明确根瘤共生体在不同植被演替阶段（裸地、地衣苔癣、草丛、草灌丛、藤刺灌丛、灌丛、乔灌丛和乔林）的分布格局和固氮效率；界定先锋固氮共生体在植被演替不同阶段对根际土壤、土壤微生物和周围植被的影响，阐明固氮共生体在植被演替过程中的作用机理；筛选适应本地生态系统的优势固氮共生体。研究结果不仅可以丰富对喀斯特植被演替机制的认识、加深对喀斯特生态系统运行规律的理解，同时可以为合理地重建喀斯特退化生态系统提供科学依据。

1、植被恢复过程中固氮共生体的分布格局.选取环江县(木莲综合试验区)、都安县(三只羊示范区)、大化县(七百弄示范区)3个典型区域，依据植被恢复程度(草丛→灌丛→次生林)，并以原生林(木论保护区)作为对照，分别建立样方(3个重复)。通过植被调查、结瘤调查，研究了喀斯特生态系统的固氮植物在不同植被恢复阶段的分布格局，包括它们的物种多样性、种群结构及它们的时空分布规律。采集根瘤、土壤样品，应用克隆文库、qPCR等方法分析植被恢复过程中土壤根瘤菌的群落结构、多样性及丰度变化。本研究发现，固氮植物多为灌木，慢生根瘤菌为该区域的优势根瘤菌。随着植被恢复，固氮植物Shannon多样性明显增加，土壤中nifH基因的丰度呈上升趋势。.2、筛选优势、高效的固氮共生体.在环江县(木论村、同进村、仪凤村)依据不同坡位、坡向、地质背景选取代表性灌丛样方25个，样方面积10 m ×10 m。通过野外调查，根瘤采集，叶片采集，测定根瘤菌nifH基因序列及叶片δ15N值，结合固氮植物的重要值，筛选出喀斯特脆弱生态系统中的优势、高效固氮共生体。本研究发现，坡位对根瘤菌的分布无显著影响，宿主植物可能为主要的影响因子。中南鱼藤-慢生根瘤菌的固氮共生体可能具有最高的固氮能力，是本土的优势、高效固氮共生体，可应用于退化生态系统的恢复与重建。.3、固氮共生体与植被、土壤理化性质的关系.通过植被调查，计算整个群落、豆科植物的Shannon多样性指数，同时测定土壤主要理化性质（pH、C、N、P、K、Fe、Mg、Ca），运用Pearson相关分析初步探讨植被、土壤因子对固氮共生体多样性、丰度的影响。本研究发现，固氮植物群落的多样性与豆科植物、整个群落的多样性密切相关，由此可见固氮植物群落对维持整个群落的物种多样性意义重大。土壤中nifH基因的多样性与豆科植物多样性显著负相关，表明植被恢复后期(灌丛、次生林)氮素输入可能主要依赖共生固氮，植被恢复早期(草丛)可能主要依赖自生固氮。

内容获取失败，请点击重试