黄河滨海湿地微生物分布特征

黄河滨海湿地不同恢复阶段氨氧化微生物分布特征研究背景实验方案总结展望科学问题数据分析学为人师行为世范目录CONTENTS研究背景滨海湿地（Coastalwetland）是指陆地生态系统和海洋生态系统的交错过渡地带，主要指低潮时水深不足6米的水域及其沿岸浸湿地带。中国滨海湿地主要类型：浅海、海滩、盐滩、潮滩、潮沟、泥炭沼泽、红树林、珊瑚礁、河口水域、三角洲湿地。（伍光和等，2007）黄河三角洲湿地最年轻的湿地生态系统三大河口三角洲之一生态系统功能脆弱（张晓龙等，2005）研究背景•黄河断流及改道•湿地垦殖•01•02•油田开发•污染排放•03•04（刘峰，2015，谢恬，2018）黄河三角洲保护区•经纬度：118°33′E–119°20′E;37°35′N–38°12′N•气候：半湿润大陆季风气候•降雨特征：夏季有余，春秋不足•潮汐：不规则半日潮型采样点选取在有湿地修复项目地区•2002年进行修复现已恢复为淡水芦苇湿地•2006年修复现为开阔水域及覆盖植被和泥滩•现有的未被修复的潮间带泥滩（谢恬，2018）（ShanzeLi,,etal.2015）碳氮循环一般认为厌氧氨氧化菌是自养细菌，以二氧化碳或碳酸盐作为碳源，以铵盐作为电子供体，以亚硝酸盐/硝酸盐作为电子受体，产生分子氮。厌氧氨氧化微生物在硝化作用过程中负责将铵氧化为亚硝酸盐，实现亚硝化作用，是硝化过程中必不可少的步骤，同时也是其限速反应。（杨雪琴等，2018）氨氧化微生物总结微生物与氮循环氨氧化微生物在氮循环扮演重要的角色。在有氧的条件下，土壤中的氨或铵盐在硝化细菌的作用下最终氧化成硝酸盐，这一过程叫做硝化作用。氨化作用和硝化作用产生的无机氮，都能被植物吸收利用。在氧气不足的条件下，土壤中的硝酸盐被反硝化细菌等多种微生物还原成亚硝酸盐，并且进一步还原成分子态氮，分子态氮则返回到大气中，这一过程被称作反硝化作用。（杨雪琴等，2018）氨氧化微生物分类厌氧氨氧化细菌：分布广泛，能够通过酶固定CO2，是N2产生的重要原因氨氧化古菌：可利用还原性氮化合物作为自身能源，氨氧化途径可能与已知的氨氧化细菌不同氨氧化细菌：氨氧化细菌将氨转化为硝酸盐作为唯一的能源而进行氨氧化作用,并广泛分布于几乎所有土壤、淡水和海洋环境中（贺纪正等,2009）研究内容和意义研究意义对黄河三角洲湿地恢复项目的管理和改善提供参考研究内容通过实验探究氨氧化微生物与环境因子的关系为退化湿地的恢复情况和健康状态起指导作用通过实验探究不同恢复阶段氨氧化微生物群落结构差异。（邹雨璇，2015）科学问题与假设影响氨氧化微生物空间分布的关键环境因子？氨氧化微生物空间分布的时间演替规律？全碳含量、全氮含量和土壤盐度对氨氧化微生物空间分布起主导作用氨氧化微生物的丰度与范围扩大科学问题科学假设技术路线图文献的搜集与整理野外采样室内实验土壤pH土壤盐度全氮含量全碳含量微生物丰度测定数据分析（SPSS,CANOCO）得出结论研究区与采样点位点位：恢复区、中等恢复区、未恢复区。在2019年秋季分别采样，每处采样深度分为0-10cm，10-20cm，20-30cm，30-40cm（邹雨璇，2015；ShanzeLi，2016）土壤理化指标的测定测定土壤pH值（水土比为5:1）酸度计1测定土壤盐度盐度计2测定土壤全氮和全碳含量元素分析仪3PCR扩增仪4氨氧化微生物丰度测定土壤氨氧化微生物丰度采样点位F1F2F3F4F5F6F7F8F9F100-1020-3030-4010-200105010501050105010501050105010501050105土壤深度(cm)微生物丰度（copies/g）数据图1、直观的得出各环境因子随采样位点、土壤深度的变化；2、评价采样地现状，分析导致该分布状况的原因。（邹雨璇，2015）数据表格土壤深度(cm)全氮质量比（mg/g）全碳质量比（mg/g）盐度0-1010-2020-3030-40相关性分析土壤理化指标主导地位微生物种类数据分析1、湿地不同恢复阶段氨氧化微生物群落分布及环境因子变化特征湿地不同恢复阶段微生物群落在不同深度的垂直分布差异湿地不同恢复阶段、不同取样深度土壤理化性质（盐分、pH、水分含量、有机质、总碳和总氮）差异统计分析SPSS→ANOVA氨氧化微生物丰度土壤理化性质PCR数据分析Qinetal.,Chin.Geogra.Sci.,2017数据分析分析方法子分类作用特点排序分析限制性排序PCA（主成分分析）反映物种与环境因子之间的关系只使用物种组成数据排序DCA（去趋势分析）非限制性排序RDA（冗余分析）同时使用物种和环境因子组成数据排序CCA（典范对应分析）回归分析多元线性回归基于公式/模型拟合，可预测趋势，但较为繁琐曲线回归/非线性回归相关分析线性相关（Pearson相关性）可找出不同因素间相关关系，但只是定性分析曲线相关/非线性相关2、氨氧化微生物与非生物因子的关系基于CANOCO的生态学数据的多元统计分析（赖江山编译）数据分析RDA/CCA，1986年以来被广泛应用于生态学领域(terBraak1986;Cuietal.,2016)。确定氮氧化微生物丰度与非生物因子间的关系。Redundancyanalysis(RDA)onenvironmentalparametersandmicrobialcommunitiesdata排序图（CCA或RDA）中物种和数量型环境因子用箭头表示。箭头间夹角→物种之间的相关性（夹角小，相关性高；箭头同向，正相关，反之负相关）。统计分析CanocoQinetal.,Chin.Geogra.Sci.,2017结论本次研究选择黄河三角洲作为研究区，从湿地恢复地区至未恢复地区取样，研究不同阶段氨氧化微生物的垂直分布和土壤理化特性，研究了全氮质量比、全碳质量比、盐度和pH等环境因子。从土壤氨氧化微生物丰度分布图中可以直观的看出，在湿地不同恢复阶段，哪一种氨氧化微生物占据主导地位，以及哪种环境因子与其丰度相关性较大，从而可以采取一定措施促进碳氮循环，加快湿地恢复进度，为黄河三角洲湿地进一步的恢复重生和环境可持续发展提供参考。参考文献[1]伍光和，王乃昂，胡双熙，田连恕，张建明．自然地理学：高等教育出版社，2007[2]张晓龙,李培英,李萍,等.中国滨海湿地研究现状与展望[J].海洋科学进展,2005[3]刘峰.黄河三角洲湿地水生态系统污染、退化与湿地修复的初步研究[D],2015[4]谢恬.黄河三角洲盐沼植物定植对环境胁迫的适应性机制[D],2018[5]terBraakCJF.Canonicalcorrespondenceanalysis:aneweigenvectortechniqueformultivariatedirectgradientanalysis.Ecology,1986,67:1167–1179.[6]LiS,CuiB,XieTetal.DiversityPatternofMacrobenthosAssociatedwithDifferentStagesofWetlandRestorationintheYellowRiverDelta[J].Wetlands,2016,36(1Supplement):57-67.[7]QinL,JiangM,TianW,etal.EffectsofWetlandVegetationonSoilMicrobialComposition:ACaseStudyinTumenRiverBasin,NortheastChina[J].ChineseGeographicalScience,2017,27(2):1-9.[8]JanLeps,PetrSmilauer.基于CANOCO的生态学数据的多元统计分析（赖江山编译）[9]贺纪正,张丽梅.氨氧化微生物生态学与氮循环研究进展[J],2009[10]邹雨璇，程静，刘康等,黄河故道盐沼土壤碳、氮含量和氨氧化微生物分布特征[J],2015.[11]杨雪琴,连英丽,颜庆云,贺志理.滨海湿地生态系统微生物驱动的氮循环研究进展[J].微生物学报,2018,58(04):633-648