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大规模开垦沼泽湿地能够导致生态系统发生根本性的改变,垦殖过程通过耕作、施肥、施药等途径改变了植被类型、土壤性质以及土壤微生物群落结构和多样性,从而引起沼泽湿地不同程度的退化。为量化垦殖对我国东北沼泽湿地的影响程度,于2015年,采用野外调查、传统培养分析法、Illumina Miseq第二代高通量基因测序技术及BIOLOG微平板法等技术手段,对黑龙江省洪河国家级自然保护区的原生沼泽、垦殖湿地、退耕湿地的土壤微生物数量、微生物量、群落结构特征、功能及其影响因子进行了系统研究,结果表明:1、垦殖干扰能够显著影响三江平原沼泽湿地土壤的土壤理化性质。垦殖湿地土壤平均含水量比原生沼泽低42.31%,退耕恢复20年土壤含水量显著提高22.32%;垦殖干扰使沼泽湿地土壤pH值提高8.44%,退耕恢复20年使土壤pH降低2.77%;原生沼泽土壤与垦殖湿地相比碳氮指标有大幅上升,其中全碳2.40倍、全氮1.23倍、有机碳2.31倍、可溶有机碳2.94倍、碱解氮1.19倍、碳氮比1.83倍;退耕湿地土壤与垦殖湿地相比碳氮指标也有较大提高,其中全碳1.54倍、全氮1.11倍、有机碳1.41倍、可溶有机碳1.19倍、碳氮比1.25倍,而碱解氮含量下降了 8.05%。2、土壤过氧化氢酶、土壤脲酶、土壤硝酸盐还原酶、土壤脱氢酶的活性在各生境的差异呈显著水平(P<0.05)。土壤过氧化氢酶、土壤脲酶、土壤硝酸盐还原酶活性在原生沼泽最高,分别是垦殖湿地的1.89倍、1.40倍和1.54倍,是退耕湿地的1.23倍、1.06倍和1.50倍。土壤脱氢酶活性在垦殖湿地中最高,比原生沼泽高113.4%,比退耕湿地高70.5%。过氧化氢酶、硝酸盐还原酶和脲酶与土壤养分、土壤含水量之间也呈现显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)正相关的关系,沼泽湿地土壤脱氢酶、过氧化氢酶、硝酸盐还原酶活性主要受土壤中碳素显著影响,土壤脲酶活性主要受土壤含水量影响,而土壤纤维素酶被土壤碳氮共同影响。由此可见,过氧化氢酶、脲酶和硝酸盐还原酶可以作为该地区较为理想的湿地营养状况的表征指标。3、土壤细菌、土壤真菌和土壤放线菌的数量以及土壤微生物量碳、氮在各生境的差异呈显著水平(P<0.05)。原生沼泽中土壤真菌的数量、微生物量碳、氮含量最高,分别是垦殖湿地的6.82倍、1.25倍和1.46倍,是退耕湿地的1.05倍、2.28倍、1.61倍;垦殖湿地中土壤细菌和土壤放线菌的数量最高,比原生沼泽分别高152.9%和74.4%,比退耕湿地分别高47.8%和14.1%。沼泽湿地中土壤微生物活性与土壤理化因子、土壤酶活性之间存在显著的相关性。土壤细菌、土壤放线菌与土壤含水量、土壤碳氮含量呈显著负相关的关系,与土壤pH呈显著正相关的关系。土壤真菌、土壤微生物量碳、氮含量与土壤含水量、土壤碳氮含量呈显著正相关的关系,与土壤pH呈显著负相关的关系。4、3种生境土壤样品中共获得358737条细菌的修剪序列且被划分为36个已知的细菌门类和397322条真菌的修剪序列且被划分为6个已知的真菌门类。不同类型生境的土壤样品中存在特有的高相对丰度和低相对丰度土壤微生物门类,在主要的土壤细菌门类中(相对丰度>1%),芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和绿菌门(Chlorobi)在不同生境的差异显著(P<0.01)。在主要的土壤真菌门类中,子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)是相对丰度最高的2个菌门,担子菌门、接合菌门(Zygomycota)、球囊菌门(Glomeromycota)和壶菌门(Chytridiomycota)在不同生境的差异显著(P<0.01)。土壤细菌群落alpha多样性由高到低排序依次是:垦殖湿地、退耕湿地、原生沼泽。土壤真菌群落alpha多样性由高到低排序依次是:原生沼泽、退耕湿地、垦殖湿地。土壤pH、含水量、全碳、有机碳、可溶有机碳、碱解氮、碳氮比对土壤细菌群落和土壤真菌群落的多样性和组成产生显著影响。5、不同生境土壤微生物群落功能多样性季节变化差异显著,在5月和11月,土壤微生物功能多样性由高到低排序依次是:原生沼泽、退耕湿地、垦殖湿地。在7月时,土壤微生物功能多样性由高到低排序依次是:垦殖湿地、原生沼泽、退耕湿地。在9月时,土壤微生物功能多样性由高到低排序依次是:原生沼泽、垦殖湿地、退耕湿地。不同样地土壤微生物碳素利用的多样性由高到低排序依次是:原生沼泽(18种)、退耕湿地(10种)、垦殖湿地(14种)。土壤性质与土壤微生物功能多样性的关系较为密切,土壤理化性质和土壤酶活性越高越有利于不同生境土壤微生物功能多样性,表明土壤微生物功能多样性能够敏感的指示并反映出土壤条件的变化。综上所述,在沼泽湿地大规模垦殖或自然恢复对土壤理化性质、酶活性、微生物数量、微生物量、微生物群落结构以及土壤微生物群落功能多样性都具有显著的影响。这些指标均可以作为该地区较为理想的湿地营养状况的表征指标,用来评价沼泽湿地土壤生态系统的退化水平。该研究强调了有效地利用土壤微生物群落对维护土壤生态系统平衡具有重要的意义。