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微生物是湿地生态系统中重要组成部分,推动着湿地各元素的生物地球化学循环。扎龙湿地是我国北方同纬度地区保留最完整、最原始的湿地生态系统,也是嫩江流域生态环境最脆弱的一个关键区。近年来,在人类活动和区域气候变化的共同作用下,湿地生态系统物质循环过程受到严重影响。本文以扎龙湿地为研究对象,系统分析不同季节(春、夏、秋和冬)湿地微生物群落结构和代谢功能的变化特征,探讨微生物与土壤环境因子之间的内在联系,以期为扎龙湿地生态系统的恢复与保护提供科学依据。研究主要结果如下: 1、磷脂脂肪酸(PLFA)分析结果表明,不同季节土壤中共检测到29(春)、30(夏)、29(秋)和27(冬)种PLFA,主要从属于细菌、真菌和放线菌,其中,细菌是不同季节湿地微生物主要优势类群(45.42~72.48%)。从微生物类群组成上看,各类群PLFAs均存在显著季节性差异(P<0.05):细菌(一般性细菌、G+菌和G-菌、放线菌和总PLFAs均表现为春季最高、冬季最低,而真菌表现为冬季最高、春季最低。从微生物群落结构多样性上看,Shannon多样性指数和McIntosh指数在春季最高,Simpson指数则在冬季最高。主成分分析(PCA)表明,第1主成分和第2主成分共解释土壤微生物群落结构总变异的85.60%,不同季节间土壤微生物群落结构存在显著差异。 2、Biolog-Eco分析结果表明,随培养时间延长,不同季节扎龙湿地微生物碳源代谢平均颜色变化率(AWCD)均随之上升,但碳源代谢强度存在显著季节性差异(P<0.01),主要表现为夏季>秋季>春季>冬季。从代谢碳源类型上看,聚合物和糖类是主要代谢碳源,而微生物对胺类和羧酸类碳源的利用程度不同季节中均较低。不同季节湿地微生物代谢功能的Shannon多样性指数、Simpson指数和McIntosh指数变化趋势基本一致:夏季最高,春季其次,秋、冬季节较低。主成分分析(PCA)表明,湿地微生物碳源代谢功能具有显著季节性差异,聚合物类和糖类是区分不同季节湿地微生物代谢功能差异的主要碳源类型。 3、不同季节扎龙湿地微生物群落结构和代谢功能与土壤环境因子间呈现显著相关关系:放线菌和G+菌与土壤有机质、总氮、速效氮和速效钾呈显著正相关,G-菌与速效磷呈显著正相关,真菌与土壤pH呈显著正相关(P<0.05)。土壤环境因子很好地解释了微生物功能的季节性差异,对微生物代谢功能多样性有重要的影响,其中有机质、速效氮和总磷是影响土壤微生物代谢功能的主要因素。