摘要先锋植物是群落中最先出现的植物,能改善栖息地环境,冰川退缩区植被原生演替早期先锋植物群落的建立,在生态修复中具有重要应用价值。本研究在海螺沟冰川退缩区植被原生演替早期选取根瘤固氮和非根瘤固氮型两类植物,通过乙炔还原法、15N2同位素离体培养法和15N2同位素原位标记法测定了不同先锋植物的固氮速率,通过对不同先锋植物组织氮含量和氮同位素组成、不同先锋植物根际土壤理化性质和微生物群落组成等分析,揭示了不同类型先锋植物固氮能力及对土壤发育过程的作用差异。结果表明:<br> (1)冰川退缩区植被原生演替早期根瘤和非根瘤先锋植物均具有固氮活性,但不同类型先锋植物固氮能力具有较大差异。本研究涉及研究区域的根瘤和非根瘤先锋植物中,沙棘根瘤共生固氮能力最强(164.06±36.07mg N kg-1DW d-1),冬瓜杨、川滇柳和银背柳单位重量组织固氮能力较弱,但叶、枝、根不同组织均能发挥作用。非根瘤先锋植物组织内生固氮活性呈现出叶>枝>根的变化趋势。<br> (2)植被原生演替早期根瘤先锋植物组织氮含量介于2.12%-4.23%之间,根瘤组织氮含量最高,不同组织氮含量表现出根瘤>叶>枝>根的趋势。非根瘤先锋植物叶片氮含量最高,不同组织氮含量呈叶>枝>根的趋势。对比根瘤和非根瘤先锋植物凋落物氮养分含量,发现根瘤先锋植物凋落物氮养分含量明显高于非根瘤植物(P<0.05),非根瘤植物明显具有较高的氮养分回收率(P<0.05)。<br> (3)与裸地土壤相比,先锋植物根际土壤中碳、氮、磷养分含量显著较高(P<0.05),不同类型先锋植物对土壤养分和土壤理化性质的影响具有差异。本研究涉及的植物类型中,根瘤植物根际土壤中全氮、全碳、速效磷、铵态氮和硝态氮含量明显高于非根瘤植物根际土壤(P<0.05),根瘤植物根际土壤中全磷、酒石酸、丙二酸和乳酸含量显著低于非根瘤植物根际土壤(P<0.05),但二者酶活性无显著差异。土壤pH、酶活性和有机酸与土壤养分特征显著相关。<br> (4)不同类型先锋植物根际土壤微生物群落结构、多样性和氮转化功能基因均具有显著差异。裸地土壤Alhpa多样性显著较高,非根瘤植物银背柳根际土壤微生物Alhpa多样性显著较低。门水平上,裸土绿湾菌门和浮霉菌门细菌丰度显著高于植物根际土壤,变形菌门细菌丰度显著低于植物根际土壤。属水平上,川滇柳根际土壤慢生根瘤菌属丰度最高,黄芪根际土壤中慢生根瘤菌属丰度最高。氮循环功能基因分析显示,固氮酶铁蛋白基因(nifH)是固氮过程中的主导基因,而nasA是硝酸盐同化还原中丰度最高的基因,先锋植物根际土壤中固氮功能基因丰度显著高于裸地土壤。固氮基因相对丰度与微生物Shannon多样性呈边缘负相关。
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