衡水湖湿地荷花公园土壤理化性质对其细菌多样性的影响

李 辉 赵欣瑶 赵苗苗 甄 娇 贾可惠 康可心 李富鹏

（1 衡水学院湿地保护与研究中心 河北 衡水 053000；

2 衡水学院生命科学系 河北 衡水 053000）

土壤与微生物的相互作用在生态系统的物质循环和能量流动中起着至关重要的作用[1]。土壤作为微生物生命活动的场所，土壤结构和特性都会影响微生物群落的类型、数量、分布和土壤微生物活性[2～3]。有研究发现，在氮、磷含量较高的采样点，对应的细菌丰度也较高，氮磷含量是影响厦门岛周围海域浮游细菌群落的关键因子[4]。土壤微生物作为生态系统食物链中的主要分解者，对维持衡水湖湿地生态系统的物质循环和能量流动起着重要作用。本文采用高通量测序的方法，研究衡水湖湿地土壤理化性质对细菌群落多样性的影响，旨在为衡水湖土壤质量状况与土壤微生物互相作用研究提供一定的数据支持。

1.1 样品采集。在衡水湖湿地荷花公园选取5 个采样点，分别采集0 ～5 cm、5 ～10 cm、10 ～15 cm 土层的土壤，将3 个土层的土壤混匀，将混匀的土样装入灭菌的自封袋中并尽快运回实验室。取一部分土壤，置于-80 ℃冰箱保存，另取一小部分土样用于测定氨态氮和硝态氮的含量，剩下的土样自然风干后研磨，用于测定土壤理化指标。

1.2 土壤理化性质测定和土壤微生物多样性的测序方法。土壤理化性质测定参照《土壤农化分析》[5]进行。土壤细菌总DNA 的提取和纯化参照DNeasyPowerSoilPro Kit(QIAGEN，美国)。测序由上海美吉生物医药科技有限公司完成。

2.1 不同土壤样品的理化性质分析。衡水湖湿地荷花公园区域的不同采样点土壤，其理化性质差异显著(P＜0.05)。由表1 可知，3 号土壤样品中总磷、总氮、有效磷、有效钾和有机质的含量最高，分别为0.083%、0.213%、169.027 mg/kg、505.541 mg/kg 和3.358%，2 号土壤样品中氨态氮的含量最高，为14.883 mg/kg，5 号土壤样品中硝态氮的含量最高，为13.452 mg/kg，4 号土壤样品中全钾的含量最高，为1.823%；
2 号土壤样品中总磷、总氮、有效磷、有效钾和有机质含量最低，分别为0.060%、0.062%、20.007 mg/kg、155.130 mg/kg 和0.841%，3 号土壤样品中氨态氮和全钾含量最低，分别为9.989 mg/kg 和1.565%，4 号土壤样品中硝态氮的含量最低，为3.101 mg/kg。这可能是与采样地点的环境有关，3 号和5 号采样点常年生长着植物，一到秋冬季植物的茎叶枯萎腐烂，经土壤微生物分解成可溶性的小分子物质，从而提高了土壤肥力，导致3 号和5 号土壤样品中氮磷含量偏高。2 号采样点是常年裸露的土壤，没有植被覆盖。4 号和1 号采样点位于衡水湖荷花公园湖水的边上，周围有漂浮的植物茎叶。

表1 不同土壤样品理化性质分析

2.2 不同土壤样品中细菌群落在门水平上的相对丰度值分析。衡水湖湿地荷花公园5 个土壤样品主要有13个细菌门组成，如表2 所示。1 号样品变形菌门相对丰度值最高，达到35.27%，2 号和5 号变形菌门相对丰度值最低，均小于19%。变形菌门属于一大类细菌群落，其中α-变形菌多参与固氮作用，δ-变形菌多参与土壤氮、磷、硫及有机质的循环[6]，由此可见，变形菌门相对丰度受土壤中N、P 和有机质等多种因素影响。拟杆菌门在1 号、3 号和5 号样品中相对丰度值较高(13%～19%)，在2 号和4 号样品中相对丰度值较低(3%～8%)。拟杆菌门主要分布在未被污染的土壤、水体或者表层沉积物中[7]，可见，衡水湖土壤未被污染，仍保持其原有的生态环境。2 号、3 号和4号样品中绿弯菌门相对丰度值较高(11%～19%)，1 号和5 号样品中绿弯菌门相对丰度值在4%～6%。有研究发现，绿弯菌门广泛分布于淡水湖泊的表层沉积物中，尤其是在富营养化环境中含量较丰富[8]。浮霉菌门在2号、3 号和4 号样品中相对丰度值较高(9%～14%)，1号和5 号样品中浮霉菌门相对丰度值较低(1%～3%)，有研究表明，浮霉菌门在湿地氮循环中扮演重要角色，具有厌氧氨氧化作用的生态学功能[9]。土壤细菌群落相对丰度值主要受氮、磷和有机质含量的影响。

表2 不同土壤样品细菌群落在门水平上的相对丰度值

本文选取衡水湖湿地荷花公园土壤作为研究对象，研究土壤理化性质对其细菌多样性的影响。结果表明，不同采样点土壤理化性质差异显著(P＜0.05)；
5个土壤样品主要有13 个细菌门组成，优势菌门主要有变形杆菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteriota)、拟杆菌门(Bacteroidota)、绿弯菌门(Chloroflexi)、厚壁菌门(Firmicutes)、浮霉菌门(Planctomycetota)、酸杆菌门(Acidobacteriota)等。5 个样品在细菌群落组成结构上相似，但细菌群落相对丰度存在较大的差异，这主要受土壤中有机质、N 和P 的含量影响。