宁夏4种耐盐植物对根际土壤养分及微生物功能多样性的影响.pdf
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1、西北林学院学报2 0 2 3,3 8(4):6 1-7 3J o u r n a l o f N o r t h w e s t F o r e s t r y U n i v e r s i t y d o i:1 0.3 9 6 9/j.i s s n.1 0 0 1-7 4 6 1.2 0 2 3.0 4.0 8宁夏4种耐盐植物对根际土壤养分及微生物功能多样性的影响 收稿日期:2 0 2 2-0 4-2 7 修回日期:2 0 2 2-0 6-0 1 基金项目:宁夏重点研发项目(2 0 2 0 B F G 0 3 0 0 6,2 0 2 1 B E G 0 2 0 0 5);宁夏自然科学基
2、金(2 0 2 0 AA C 0 3 1 0 7);国家自然科学基金(4 1 7 6 1 0 6 6,4 2 0 6 7 0 2 2);中央引导地方科技发展专项(2 0 2 2 F R D 5 0 0 1)。第一作者:侯 晖。研究方向:植物生态。E-m a i l:2 4 4 7 5 0 8 6 5 8q q.c o m*通信作者:倪细炉,博士,副研究员。研究方向:植物生态。E-m a i l:n i x i l u n x u.e d u.c n侯 晖1,2,龚 佳6,谢沁宓1,2,赵宏亮3,程 昊3,王 芳5,倪细炉1,2,4*(1.宁夏大学 生态环境学院西北土地退化与生态恢复国家重点实验
3、室培育基地,宁夏 银川 7 5 0 0 2 1;2.宁夏大学 西北退化生态系统恢复与重建教育部重点实验室,宁夏 银川 7 5 0 0 2 1;3.宁夏大学 农学院,宁夏 银川 7 5 0 0 2 1;4.宁夏贺兰山森林生态系统定位观测研究站,宁夏 银川 7 5 0 0 2 1;5.宁夏大学 地理科学与规划学院,宁夏 银川 7 5 0 0 2 1;6.宁夏迪安乐嘉医学检验中心(有限公司),宁夏 银川 7 5 0 0 2 1)摘 要:为探讨盐碱地耐盐植物对根际土壤理化性质及微生物功能多样性的影响,以黑果枸杞、沙棘、银水牛果和柽柳4种耐盐植物为材料,分别添加不同浓度的N a C l和N a HC O
4、3溶液模拟不同盐碱胁迫条件,设置中度盐胁迫(T1,5 0 0 mm o lL-1 N a C l)、重度盐胁迫(T2,7 5 0 mm o lL-1 N a C l)、中度碱胁迫(T3,5 0 0 mm o lL-1 N a HC O3)和重度碱胁迫(T4,7 5 0 mm o lL-1 N a HC O3)处理,以浇灌自来水为对照(C K,0 mm o lL-1),分别测定不同处理根际土壤的理化性质,并采用B i o l o g-E C O微平板技术测定根际微生物功能多样性。结果表明,4种耐盐植物的土壤有机质随盐碱胁迫的增加呈降低趋势,且种植1 a后土壤有机质呈降低趋势;不同盐碱胁迫下土壤全
5、N、全P和全K含量也呈降低趋势,但方差分析显示差异不显著,种植1 a后的土壤全N、全P和全K含量升高。柽柳和黑果枸杞根际土壤的平均每孔颜色变化率(a v e r a g e w e l l c o l o r d e v e l o p m e n t,AWC D)比沙棘和银水牛果高,但丰富度、S h a n n o n均匀度和S i m p s o n指数在不同处理间没有明显差异。相关性分析表明,土壤全N和有机质与AWC D呈极显著正相关(P0.0 1),土壤全N与微生物S h a n n o n指数呈显著正相关(P0.0 5),土壤全P与丰富度指数呈显著正相关(P0.0 5)。主成分分析表
6、明,根际土壤微生物群落对碳源利用能力由大到小为胺类、多聚物类、糖类,其次是氨基酸类、羧酸类。因此,耐盐植物有利于提高根际土壤养分,提高根际土壤微生物代谢活性和根际土壤微生物群落功能多样性,是盐碱地区生态恢复的一项有效措施。关键词:耐盐植物;盐碱胁迫;微生物群落功能多样性;主成分分析中图分类号:S 1 5 4.3 文献标志码:A 文章编号:1 0 0 1-7 4 6 1(2 0 2 3)0 4-0 0 6 1-1 3E f f e c t s o f F o u r S a l t-T o l e r a n t P l a n t s o n R h i z o s p h e r e S o
7、 i l N u t r i e n t s a n d M i c r o b i a l F u n c t i o n a l D i v e r s i t y i n N i n g x i aH O U H u i1,2,G O N G J i a6,X I E Q i n-m i1,2,Z H A O H o n g-l i a n g3,C H E N G H a o3,WA N G F a n g5,N I X i-l u1,2,4*(1.B r e e d i n g B a s e f o r S t a t e K e y L a b o r a t o r y o f
8、 L a n d D e g r a d a t i o n a n d E c o l o g i c a l R e s t o r a t i o n i n N o r t h w e s t C h i n a,S c h o o l o f E c o l o g i c a l a n d E n v i r o n m e n t,N i n g x i a U n i v e r s i t y,Y i n c h u a n 7 5 0 0 2 1,N i n g x i a,C h i n a;2.K e y L a b.o f R e s t o r a t i o n
9、 a n d R e c o n s t r u c t i o n o f D e g r a d e d E c o s y s t e m s i n N o r t h w e s t e r n C h i n a o f M i n i s t r y o f E d u c a t i o n,N i n g x i a U n i v e r s i t y,Y i n c h u a n 7 5 0 0 2 1,N i n g x i a,C h i n a;3.C o l l e g e o f A g r i c u l t u r e,N i n g x i a U n
10、 i v e r s i t y,Y i n c h u a n 7 5 0 0 2 1,N i n g x i a,C h i n a;4.N i n g x i a H e l a n M o u n t a i n F o r e s t E c o s y s t e m O r i e n t a t i o n O b s e r v a t i o n R e s e a r c h S t a t i o n,Y i n c h u a n 7 5 0 0 2 1,N i n g x i a,C h i n a;5.S c h o o l o f G e o g r a p h
11、 y a n d P l a n n i n g,N i n g x i a U n i v e r s i t y,Y i n c h u a n 7 5 0 0 2 1,N i n g x i a,C h i n a;6.N i n g x i a D ia n L e j i a M e d i c a l L a b o r a t o r y(C O.,L t d.),Y i n c h u a n 7 5 0 0 2 1,N i n g x i a,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o e x p l o r e t h e e f
12、 f e c t s o f p l a n t i n g s a l t-t o l e r a n t p l a n t s o n r h i z o s p h e r e s o i l p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s a n d m i c r o b i a l f u n c t i o n a l d i v e r s i t y i n N i n g x i a s a l i n e-a l k a l i a r e a s,f o u r h a l o p h y t e p l a n t
13、 s,s u c h a s L y c i u m r u t h e n i c u m,H i p p o p h a e r h a m n o i d e s,S h e p h e r d i a a r g e n t e a a n d T a m a r i x c h i n e n s i s w e r e s e l e c t e d a s t h e r e s e a r c h m a t e r i a l s.F i v e d i f f e r e n t s a l i n e-a l k a l i n e s t r e s s e s w e
14、 r e s i m u l a t e d b y a d d i n g d i f f e r e n t c o n c e n-t r a t i o n s o f N a C l a n d N a HC O3 s o l u t i o n s,i.e.,T 1(m e d i u m s a l t s t r e s s,5 0 0 mm o lL-1 N a C l),T 2(s e v e r e s a l t s t r e s s,7 5 0 mm o lL-1 N a C l),T 3(m e d i u m a l k a l i n e s t r e s
15、s,5 0 0 mm o lL-1 N a HC O3),T 4(s e v e r e a l-k a l i n e s t r e s s,7 5 0 mm o lL-1 N a HC O3)a n d c o n t r o l(t a p w a t e r,0 mm o lL-1 N a C l o r N a HC O3),p h y s i c o-c h e m i c a l p r o p e r t i e s o f t h e i r r h i z o s p h e r e s o i l w e r e d e t e r m i n e d i n O c
16、t o b e r 2 0 1 5 a n d O c t o b e r 2 0 1 6,a n d r h i z o-s p h e r e m i c r o o r g a n i s m f u n c t i o n a l d i v e r s i t y w a s d e t e r m i n e d u s i n g t h e B i o l o g-E C O m i c r o p l a t e t e c h n o l o g y i n O c t o b e r 2 0 1 6.T h e r e s u l t s w e r e a s f o
17、l l o w s.S o i l o r g a n i c m a t t e r c o n t e n t o f f o u r s a l t-t o l e r a n t p l a n t s d e c r e a s e d w i t h t h e i n c r e a s e o f s t r e s s i n t e n s i t y,a n d i t a l s o d e c r e a s e d a f t e r p l a n t e d f o r o n e y e a r.S o i l t o t a l N,t o t a l P
18、a n d t o t a l K c o n t e n t s a l s o d e c r e a s e d i n d i s t i n c t l y u n d e r d i f f e r e n t s a l i n e-a l k a l i n e s t r e s s e s.S o i l t o t a l N,t o t a l P a n d t o t a l K c o n t e n t s i n c r e a s e d a f t e r p l a n t e d f o r o n e y e a r.T h e a v e r a
19、g e w e l l c o l o r d e v e l o p m e n t(AWC D)v a l u e s o f r h i z o s p h e r e s o i l i n T.c h i n e n s i s a n d L.r u t h e n i c u m w e r e h i g h e r t h a n H.r h a m n o i d e s a n d S.a r g e n t e a,b u t t h e r i c h n e s s,S h a n n o n e v e n n e s s a n d S i m p s o n
20、i n d e x i n d i f f e r e n t s a l i n e-a l k a l i t r e a t m e n t s w e r e n o n-s i g n i f i c a n t d i f f e r e n c e s a m o n g t h e m.C o r r e l a t i o n a n a l y s i s s h o w e d t h e s o i l t o t a l N a n d o r g a n i c m a t t e r w e r e e x t r e m e l y s i g n i f i
21、c a n t l y a n d p o s i t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h AWC D(P0.0 1),a n d s i g n i f i c a n t l y a n d p o s i t i v e l y c o r r e l a t e d w i t h m i c r o b i a l S h a n n o n i n d e x(P0.0 5).S o i l t o t a l P w a s s i g n i f i c a n t l y a n d p o s i t i v e l y c o r
22、r e l a t e d w i t h r i c h-n e s s i n d e x(P1则说明该碳源已被利用,将已利用的碳源计数得到R。S i m p s o n指数D=1-(PiPi)(4)式中:Pi为第一孔的相对吸光值与整个平板相对吸光值总和的比率。碳源利用丰富度指数(S)S=被利用碳源的总数(5)1.5 数据处理数据经E x c e l 2 0 1 9整理后,采用S P S S 1 7.0统计软件进行单因素方差分析、主成分分析(p r i n c i p a l 36第4期侯 晖 等:宁夏4种耐盐植物对根际土壤养分及微生物功能多样性的影响c o m p o n e n t a
23、 n a l y s i s,P C A)以 及 相 关 性 分 析,用D u n c a n检验法进行多重比较,作图采用O r i g i n 2 0 2 1软件进行,试验结果为平均值标准误差。2 结果与分析2.1 不同植物对盐胁迫和碱胁迫下根际土壤养分的影响 盐胁迫下第1年试验结果表明,黑果枸杞的土壤有机质含量呈升高趋势,但各处理之间无显著性差异(P0.0 5);沙棘和柽柳在C K-T 2处理下,均呈先升后降的变化趋势,T 1处理下显著高于其他处理(P0.0 5);银水牛果在C K-T 2处理下呈降低趋势,T 1处理下显著高于T 2处理(P0.0 5),由此可见,不同植物对土壤有机质含量的
24、影响不同。第1年的土壤有机质含量整体高于第2年,由于试验土壤有机质含量较低,植物生长过程中消耗量较大导致了此结果(图1)。不同大写字母表示不同处理间差异显著(P0.0 5),不同小写字母表示不同处理间差异显著(P0.0 5)。A代表黑果枸杞,B代表沙棘,C代表柽柳,D代表银水牛果。下同。图1 不同盐胁迫条件下4种植物根际土壤有机质含量变化特征F i g.1 V a r i a t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f r h i z o s p h e r e s o i l o r g a n i c m a t t e r c o n t e n
25、t o f f o u r p l a n t s p e c i e s u n d e r d i f f e r e n t s a l t s t r e s s c o n d i t i o n s 碱胁迫下第1年试验结果表明,黑果枸杞的土壤有机质含量呈升高趋势,与第1年的盐胁迫具有一致性,T 4与C K间有显著性差异(P0.0 5);沙棘、柽柳和银水牛果的土壤有机质含量呈降低趋势,C K下显著高于其他处理(P0.0 5)。第2年试验结果表明,4种植物的土壤有机质含量整体上呈降低趋势,C K下显著高于其他处理(P0.0 5)。第1年的土壤有机质含量整体比第2年高(图2)。除第1年试
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- 宁夏 种耐盐 植物 土壤 养分 微生物 功能 多样性 影响
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