《氮轉化菌群結構對草地瑞香狼毒種群爆發的回響》是依託東北大學，由張穎擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：氮轉化菌群結構對草地瑞香狼毒種群爆發的回響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張穎
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
氮是乾旱和半乾旱地區植物生長主要的限制因子之一。氮循環及氮有效性變化是土壤對植物入侵的重要回響，而土壤微生物在氮轉化及其利用方面發揮主導性作用。有毒雜草瑞香狼毒種群爆發提高草地氮有效性和氮轉化率，但引起這兩者變化的生物學機制尚缺乏研究。本項目以瑞香狼毒為對象，以編碼土壤氮轉化主要過程的關鍵酶基因為標記，採用克隆文庫和螢光定量PCR技術，並測定分析氮轉化作用和土壤物理化學性質，研究瑞香狼毒種群爆發對草地固氮、硝化和反硝化作用菌群結構的影響以及瑞香狼毒種群爆發、土壤氮轉化微生物群落結構、氮轉化功能和土壤特徵之間的關係，全面掌握瑞香狼毒種群爆發背景下草地氮轉化相關微生物多樣性，闡明微生物群落結構對草地退化的回響規律，可深入理解關鍵種對草地氮循環的影響機制和退化草地瑞香狼毒種群爆發的驅動因素，為退化草地的生態恢復、預測有毒雜草種群爆發和土壤質量的發展趨勢以及預防有毒雜草種群爆發提供理論依據。
結題摘要
氮是乾旱和半乾旱地區植物生長主要的限制因子之一。氮循環及氮有效性變化是土壤對植物入侵的重要回響，而土壤微生物在氮轉化及其利用方面發揮主導性作用。有毒雜草瑞香狼毒，在乾旱半乾旱區大範圍入侵草地，已經對我國西部和北部的生態安全和草地畜牧業經濟的可持續發展構成了嚴重威脅。本研究的目的是：（1）研究瑞香狼毒種群爆發對草地固氮、硝化和反硝化作用菌群結構的影響；（2）通過氮轉化作用和土壤物理化學性質分析，研究瑞香狼毒種群爆發、土壤氮轉化微生物群落結構、氮轉化功能和土壤特徵之間的關係。本研究建立了6個瑞香狼毒種群擴散草地和6個對照區土壤微生物nifH、amoA和nosZ 基因的克隆文庫，並採用實時螢光定量PCR技術測定了土壤中上述三個基因的豐度。結果表明，瑞香狼毒種群擴散草地常見固氮菌群類群Ⅲ的厭氧固氮菌群顯著增加，而類群Ⅰ則顯著下降；瑞香狼毒種群擴散對氨氧化古菌和細菌菌群結構則無顯著影響；瑞香狼毒種群擴散導致草地土壤反硝化α-和β-Proteobacteria的菌群比例降低，而γ-Proteobacteria的比例升高。瑞香狼毒種群擴散草地誘導氨氧化古菌數量顯著升高，而對固氮、氨氧化細菌和反硝化微生物數量無顯著影響。土壤物理化學性質分析顯示，瑞香狼毒種群擴散導致土壤碳氮磷養分增加，並引起土壤pH值和電導率的變化。瑞香狼毒種群擴散草地土壤氮固定、硝化潛力和反硝化率平均值均高於對照，而氮礦化率正相反。RDA分析表明，全氮、有機質、全磷、銨態氮、硝態氮、電導率和pH值等與固氮菌群和氨氧化細菌菌群結構有關，而上述土壤物理化學性質與氨氧化古菌和反硝化菌群結構無相關性。固氮基因nifH豐度與氮固定能力、氨氧化細菌和古菌 amoA豐度與氨氧化潛力、反硝化基因nosZ豐度與反硝化能力也無顯著相關性。氮礦化率和反硝化率均與電導率顯著相關。綜上，電導率的變化的可能是草地退化的推動力。本研究結果為後續研究瑞香狼毒種群擴散和草地退化機制提供了切入點。
