生态恢复下湿地土壤微生物研究进展_孟向东

第23卷第4期2011年8月云南地理环境研究YUNNANGEOGRAPHICENVIRONMENTRESEARCHVol.23，No.4Aug.，2011收稿日期:2010－05－16;修订日期:2011－06－03．基金项目:国家自然科学基金项目(41001369);安徽省高校省级自然科学研究项目(KJ2008B264);安徽师范大学专项基金(2007xzx14)联合资助.作者简介:孟向东(1987－)，男，山东省潍坊安丘市人，硕士研究生，研究方向为土壤微生物生态.*通讯作者.生态恢复下湿地土壤微生物研究进展孟向东1，张平究1*，李泽熙2(1.安徽师范大学国土资源与旅游学院，安徽芜湖241000;2.云南师范大学旅游与地理科学学院，云南昆明650092)摘要:随着社会经济的发展，湿地破坏日趋严重，退化湿地生态恢复成为当前科学研究的热点。土壤微生物在调控湿地生物地球化学过程和维持生态系统功能等方面均起着十分重要的作用。探讨湿地土壤微生物在生态恢复下变化及响应机制，有利于认识湿地生态系统恢复过程。通过对湿地生态恢复下土壤微生物群落结构、土壤微生物量、土壤酶活性和微生物降解功能等几个方面进行研究综述，提出了当前利用土壤微生物在恢复湿地方面存在的问题，并对湿地生态恢复后土壤微生物的进一步研究提出几个需要注意的方面，对今后土壤微生物湿地修复方面的研究具有一定的参考价值。关键词:湿地生态恢复;土壤微生物;群落结构;功能活性中图分类号:S154.36文献标识码:A文章编号:1001－7852(2011)04－0101－05湿地生态系统具有调蓄水量、净化水体、保持水土、维持生物多样性和碳氮硫等元素的生物地球化学循环等功能［1，2］，是地球上生物多样性最丰富、生产力最高和生态服务价值最大的生态系统［3］。但长期的过度围垦促使湿地面积缩小、调蓄功能衰退、生物多样性减少、污染日益严重和土壤质量下降等。湿地生态恢复重建成为中国生态环境建设的重要需求［4］。湿地生态恢复是通过一定的生物、生态以及工程的技术和方法，人为地改变或切断生态系统退化的主导因子或过程，调整、配置和优化系统内部及外部的物质、能量和信息的流动过程和时空秩序，使生态系统的结构、功能和生态学潜力尽快成功地恢复到一定的或原有的乃至更高的水平［5］。植物、动物和微生物是湿地生态系统的重要组成部分［6］。其中，土壤微生物是湿地生态系统的分解者和转化者。湿地土壤微生物直接参与土壤－植物之间的氮素化学循环过程［7］，也控制着湿地土壤硫、铁等元素的地球化学循环［8－11］。而且湿地土壤微生物在土壤有机物降解、污染物代谢、养分循环过程中占有重要的地位［12］。研究土壤微生物在恢复措施下的变化及响应机制，有利于认识湿地生态系统恢复过程［10］。然而，当前评价湿地恢复的指标大多是植被与两栖动物，对可评价退化生态系统恢复进程的土壤微生物的研究报道甚少。因此，湿地土壤微生物研究能增进对退化湿地生态系统恢复过程的认识，同时为退化湿地生态系统合理恢复和湿地环境科学管理提供科学依据。1湿地生态恢复下土壤微生物群落特征的研究在自然湿地生态恢复方面，Bossio等［13］研究发现，加利福尼亚的沙加缅度至圣华昆岛屿退耕还湿云南地理环境研究第23卷3年后土壤微生物群落与耕地相比存在显著差异，相对于耕地，湿地所有土层中都有较高丰富度的革兰氏阴性菌，革兰氏阴性菌的丰富度指数随着土壤深度的增加而降低。SMCard等［14］也指出，在湿地退耕7年以后，退耕湿地土壤在磷酸脂肪酸总量、多样性、平稳度和丰富度方面都接近天然湿地，并且明显高于退耕年限少的湿地。魏巍等［15］通过对三江平原沼泽湿地中天然小叶章草甸、农田和退耕为小叶章湿地的土壤硫酸盐还原菌数量、土壤pH和氧化还原电位的研究发现，土壤硫酸盐还原菌数量均为10～30cm土壤深度最高，相同深度下，农田中土壤硫酸盐还原菌数量最多，其次是退耕还湿的小叶章湿地;土壤pH、氧化还原电位分别与土壤硫酸盐还原菌数量存在较明显的线性关系，硫酸盐还原菌数量随土壤pH和氧化还原电位的上升而增加。在人工湿地生态恢复方面，Ibekwe等［16］采用PCR－DGGE方法研究处理奶牛场废水的人工湿地中总细菌群落和氨氧化菌组成时发现，总细菌群落组成以杆状菌、梭状芽孢杆菌、类菌质体等为主;氨氧化菌的种类在湿地中以亚硝化螺菌属为主，且实验期间没有发生优势种群的变化。沈耀良等［17］发现，人工湿地内存在着明显的好氧菌跟厌氧菌群体，在植物根、茎上好氧菌微生物占优势;而在植物的根系区则既有好氧微生物的活动，也有兼性厌氧微生物的活动。邓欢欢等［18］通过Biology微平板技术对水平潜流人工湿地研究后发现，人工湿地基质上层微生物群落丰富度、均匀性和多样性指数均高于下层基质，前部下层微生物均匀性指数明显低于其他取样位置，