衡水湖濕地荷花公園土壤理化性質對其細菌多樣性的影響

李 輝 趙欣瑤 趙苗苗 甄 嬌 賈可惠 康可心 李富鵬

（1 衡水學院濕地保護與研究中心 河北 衡水 053000； 2 衡水學院生命科學系 河北 衡水 053000）

土壤與微生物的相互作用在生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動中起著至關重要的作用[1]。土壤作為微生物生命活動的場所，土壤結構和特性都會影響微生物群落的類型、數(shù)量、分布和土壤微生物活性[2～3]。有研究發(fā)現(xiàn)，在氮、磷含量較高的采樣點，對應的細菌豐度也較高，氮磷含量是影響廈門島周圍海域浮游細菌群落的關鍵因子[4]。土壤微生物作為生態(tài)系統(tǒng)食物鏈中的主要分解者，對維持衡水湖濕地生態(tài)系統(tǒng)的物質循環(huán)和能量流動起著重要作用。本文采用高通量測序的方法，研究衡水湖濕地土壤理化性質對細菌群落多樣性的影響，旨在為衡水湖土壤質量狀況與土壤微生物互相作用研究提供一定的數(shù)據(jù)支持。

1 材料與方法

1.1 樣品采集。在衡水湖濕地荷花公園選取5 個采樣點，分別采集0 ～5 cm、5 ～10 cm、10 ～15 cm 土層的土壤，將3 個土層的土壤混勻，將混勻的土樣裝入滅菌的自封袋中并盡快運回實驗室。取一部分土壤，置于-80 ℃冰箱保存，另取一小部分土樣用于測定氨態(tài)氮和硝態(tài)氮的含量，剩下的土樣自然風干后研磨，用于測定土壤理化指標。

1.2 土壤理化性質測定和土壤微生物多樣性的測序方法。土壤理化性質測定參照《土壤農(nóng)化分析》[5]進行。土壤細菌總DNA 的提取和純化參照DNeasyPowerSoilPro Kit(QIAGEN，美國)。測序由上海美吉生物醫(yī)藥科技有限公司完成。

2 結果與分析

2.1 不同土壤樣品的理化性質分析。衡水湖濕地荷花公園區(qū)域的不同采樣點土壤，其理化性質差異顯著(P＜0.05)。由表1 可知，3 號土壤樣品中總磷、總氮、有效磷、有效鉀和有機質的含量最高，分別為0.083%、0.213%、169.027 mg/kg、505.541 mg/kg 和3.358%，2 號土壤樣品中氨態(tài)氮的含量最高，為14.883 mg/kg，5 號土壤樣品中硝態(tài)氮的含量最高，為13.452 mg/kg，4 號土壤樣品中全鉀的含量最高，為1.823%；2 號土壤樣品中總磷、總氮、有效磷、有效鉀和有機質含量最低，分別為0.060%、0.062%、20.007 mg/kg、155.130 mg/kg 和0.841%，3 號土壤樣品中氨態(tài)氮和全鉀含量最低，分別為9.989 mg/kg 和1.565%，4 號土壤樣品中硝態(tài)氮的含量最低，為3.101 mg/kg。這可能是與采樣地點的環(huán)境有關，3 號和5 號采樣點常年生長著植物，一到秋冬季植物的莖葉枯萎腐爛，經(jīng)土壤微生物分解成可溶性的小分子物質，從而提高了土壤肥力，導致3 號和5 號土壤樣品中氮磷含量偏高。2 號采樣點是常年裸露的土壤，沒有植被覆蓋。4 號和1 號采樣點位于衡水湖荷花公園湖水的邊上，周圍有漂浮的植物莖葉。

表1 不同土壤樣品理化性質分析

2.2 不同土壤樣品中細菌群落在門水平上的相對豐度值分析。衡水湖濕地荷花公園5 個土壤樣品主要有13個細菌門組成，如表2 所示。1 號樣品變形菌門相對豐度值最高，達到35.27%，2 號和5 號變形菌門相對豐度值最低，均小于19%。變形菌門屬于一大類細菌群落，其中α-變形菌多參與固氮作用，δ-變形菌多參與土壤氮、磷、硫及有機質的循環(huán)[6]，由此可見，變形菌門相對豐度受土壤中N、P 和有機質等多種因素影響。擬桿菌門在1 號、3 號和5 號樣品中相對豐度值較高(13%～19%)，在2 號和4 號樣品中相對豐度值較低(3%～8%)。擬桿菌門主要分布在未被污染的土壤、水體或者表層沉積物中[7]，可見，衡水湖土壤未被污染，仍保持其原有的生態(tài)環(huán)境。2 號、3 號和4號樣品中綠彎菌門相對豐度值較高(11%～19%)，1 號和5 號樣品中綠彎菌門相對豐度值在4%～6%。有研究發(fā)現(xiàn)，綠彎菌門廣泛分布于淡水湖泊的表層沉積物中，尤其是在富營養(yǎng)化環(huán)境中含量較豐富[8]。浮霉菌門在2號、3 號和4 號樣品中相對豐度值較高(9%～14%)，1號和5 號樣品中浮霉菌門相對豐度值較低(1%～3%)，有研究表明，浮霉菌門在濕地氮循環(huán)中扮演重要角色，具有厭氧氨氧化作用的生態(tài)學功能[9]。土壤細菌群落相對豐度值主要受氮、磷和有機質含量的影響。

表2 不同土壤樣品細菌群落在門水平上的相對豐度值

3 結論與討論

本文選取衡水湖濕地荷花公園土壤作為研究對象，研究土壤理化性質對其細菌多樣性的影響。結果表明，不同采樣點土壤理化性質差異顯著(P＜0.05)；5個土壤樣品主要有13 個細菌門組成，優(yōu)勢菌門主要有變形桿菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteriota)、擬桿菌門(Bacteroidota)、綠彎菌門(Chloroflexi)、厚壁菌門(Firmicutes)、浮霉菌門(Planctomycetota)、酸桿菌門(Acidobacteriota)等。5 個樣品在細菌群落組成結構上相似，但細菌群落相對豐度存在較大的差異，這主要受土壤中有機質、N 和P 的含量影響。