中梁山岩溶槽谷区荒草地土壤微生物群落对隧道建设的响应
发布时间：2021-06-12 08:19
隧道工程建设给地方交通和经济发展带来便利的同时,也造成地下水漏失和地下水文流场改变,可能引起土壤微环境和土壤微生物群落的改变,进而严重影响上覆区域生态系统平衡。以重庆市中梁山岩溶槽谷为例,选取隧道影响区和无隧道影响区典型荒草地,通过16S rDNA高通量测序对比微生物群落结构差异,研究微生物群落多样性对土壤pH、含水率和土壤养分变化的响应。结果表明:隧道影响区Alpha多样性反映的土壤微生物总丰度和多样性大于无隧道影响区,Beta多样性反映的土壤微生物群落结构存在显著差异;Wilcoxon检验说明noranko<sub>iii1-15、norankc<sub>Gemmatimonadetes、noranko<sub>MND1是隧道影响区土壤中显著增加的微生物物种,其相对丰度为无隧道影响区土壤的2倍以上;RDA分析表明土壤pH和含水率是驱动土壤微生物群落结构变化的主要因素。隧道建设使其影响区内土壤水分垂直漏失比无隧道影响区...
【文章来源】：生态学报. 2019,39(16)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
荒草地样品Beta多样性分析和样本分组分析Fig．4BetadiversityanalysisandANOSIManalysisofgrasslandsamples
http://www．ecologica．cn图4荒草地样品Beta多样性分析和样本分组分析Fig．4BetadiversityanalysisandANOSIManalysisofgrasslandsamplesGemmatimonadetes在隧道影响区相对丰度分别为:7．78%、3．10%和2．26%，在无隧道影响区相对丰度分别为:4．00%、1．35%和0．38%。图5土壤微生物群落物种差异分析Fig．5AnalysisofspeciesdifferencesinsoilmicrobialcommunitiesongenuslevelVIF方差膨胀因子筛选发现，pH、土壤含水率、全氮、全钾、容重和有效磷为不存在多重共线性的环境因子(0＜VIF＜10)。环境因子与样品微生物群落结构数据ＲDA/CCA分析表明(图6)，隧道影响区荒草地土壤微生物群落与pH(P=0．001)呈显著的正相关关系，无隧道影响区荒草地土壤微生物群落与土壤含水率(P=0．006)呈显著的正相关关系，全氮(P=0．001)则与大部分样品中土壤微生物群落呈负相关关系。隧道影响区荒草地土壤微生物群落与有效磷、容重呈正相关关系，无隧道影响区荒草地土壤微生物群落与全钾呈正相关关系，但均无显著性差异。隧道影响区样品丰度较高的代表性物种依次为norank_o__iii1-15、norank_o__ＲB41和norank_f__A4b，在菌群与环境因子之间关系上显示出norank_o__iii1-15与pH、有效磷、容重呈正相关关系，与全氮、土壤含水率呈负相关关系;norank_o__ＲB41与全氮、有效磷、容重呈正相关关系，与土壤含水率、全钾呈负相关关系;norank_f__A4b与pH、有效磷、容重呈正相关关系，与全氮呈负相关关系。2416生态学报39卷
http://www．ecologica．cn图6土壤微生物群落与环境因子ＲDA分析Fig．6ＲDAanalysisresultsshowingtherelationshipbetweenenvironmentalfactorsandthesoilmicrobialcommunity4讨论4．1隧道影响区土壤微生物优势菌群对土壤含水率变化的响应中梁山隧道开挖后，地下水以基岩裂隙水和构造裂隙水的形式涌出，深层溶隙水从渗流转为明流从而加大了深层地下水的排泄量［6］，地下水平衡被打破，引起隧道影响地区土壤含水率下降。中梁山岩溶槽谷区基岩造壤能力低，土壤持水性能差，且当地岩溶十分发育形成地上地下的双层排水系统［27］，地表水极易向地下流失。当地下水位下降时，地表水和土壤水作为水循环的重要环节，流经表层岩溶带、岩溶裂隙/孔隙向深部基岩补给［6］，造成地表径流和表层泉干涸。中梁山岩溶槽谷区三条隧道贯通后，深层地下水排泄漏失，岩溶裂隙发育形成的地下排水管网放大了隧道建设引起的地下水漏失，引起地下水位下降和上覆土壤水分下降，从而导致隧道影响区土壤含水率(均值)显著降低(表1，隧道影响区24%＜无隧道影响区31%)。此外，隧道影响区土壤容重较大，表明土壤紧实，反映了土壤的水分、空气、热量状况差于无隧道影响区土壤。土壤含水率是影响土壤微生物的关键因素［28-30］，因而地下水减少对土壤微生物的潜在影响被列为隧道建设的主要环境效应之一，影响着土壤微生物多样性和群落结构。隧道影响区荒草地土壤水分状况年际变化幅度大，湿度条件弹性大，生态环境较为波动，可能会使潜在的机会性微生物种群快速生长和适应，从而缓和微生物群落的种内竞争，促进生态系统中土壤微生物物种的共存［31］。因此，与土壤含水率较高
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高通量测序的乐安江冬季细菌群落特征分析[J]. 肖汉玉,王鹏,刘君政,李传琼,李燕,赵君. 微生物学报. 2019(01)
[2]岩溶山区隧道地下水漏失对植物生长的影响分析及对策[J]. 王芳其,郑炜,徐华,陈剑楠. 隧道建设(中英文). 2018(06)
[3]超大跨度公路隧道研究现状与面临的挑战[J]. 陈建勋,罗彦斌,万利,刘同展. 筑路机械与施工机械化. 2018(06)
[4]喀斯特坡面表层土壤含水量、容重和饱和导水率的空间变异特征[J]. 张川,陈洪松,张伟,聂云鹏,叶莹莹,王克林. 应用生态学报. 2014(06)
[5]Prevention and treatment technologies of railway tunnel water inrush and mud gushing in China[J]. Yong Zhao,Pengfei Li,Siming Tian. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2013(06)
[6]隧道建设活动对地表植被群落动态的影响——以武昆高速公路象鼻岭隧道为例[J]. 郑炜,杨保,徐宗永,肖羚. 公路交通技术. 2012(05)
[7]温度、水分和施氮量对温室土壤pH及电导率的耦合作用[J]. 袁巧霞,朱端卫,武雅娟. 应用生态学报. 2009(05)
[8]岩溶地区开凿隧道对地下水循环系统的破坏——以重庆市中梁山为例[J]. 罗鉴银,傅瓦利. 西南农业大学学报(自然科学版). 2005(04)
硕士论文
[1]高寒湿地和草甸退化与恢复对土壤养分、土壤微生物及有机化合物的影响[D]. 李飞.兰州大学 2018
[2]雪峰山隧道隧址区地下水土壤环境影响评价研究[D]. 杨长健.中南大学 2007
本文编号：3226281
【文章来源】：生态学报. 2019,39(16)北大核心CSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
荒草地样品Beta多样性分析和样本分组分析Fig．4BetadiversityanalysisandANOSIManalysisofgrasslandsamples
http://www．ecologica．cn图4荒草地样品Beta多样性分析和样本分组分析Fig．4BetadiversityanalysisandANOSIManalysisofgrasslandsamplesGemmatimonadetes在隧道影响区相对丰度分别为:7．78%、3．10%和2．26%，在无隧道影响区相对丰度分别为:4．00%、1．35%和0．38%。图5土壤微生物群落物种差异分析Fig．5AnalysisofspeciesdifferencesinsoilmicrobialcommunitiesongenuslevelVIF方差膨胀因子筛选发现，pH、土壤含水率、全氮、全钾、容重和有效磷为不存在多重共线性的环境因子(0＜VIF＜10)。环境因子与样品微生物群落结构数据ＲDA/CCA分析表明(图6)，隧道影响区荒草地土壤微生物群落与pH(P=0．001)呈显著的正相关关系，无隧道影响区荒草地土壤微生物群落与土壤含水率(P=0．006)呈显著的正相关关系，全氮(P=0．001)则与大部分样品中土壤微生物群落呈负相关关系。隧道影响区荒草地土壤微生物群落与有效磷、容重呈正相关关系，无隧道影响区荒草地土壤微生物群落与全钾呈正相关关系，但均无显著性差异。隧道影响区样品丰度较高的代表性物种依次为norank_o__iii1-15、norank_o__ＲB41和norank_f__A4b，在菌群与环境因子之间关系上显示出norank_o__iii1-15与pH、有效磷、容重呈正相关关系，与全氮、土壤含水率呈负相关关系;norank_o__ＲB41与全氮、有效磷、容重呈正相关关系，与土壤含水率、全钾呈负相关关系;norank_f__A4b与pH、有效磷、容重呈正相关关系，与全氮呈负相关关系。2416生态学报39卷
http://www．ecologica．cn图6土壤微生物群落与环境因子ＲDA分析Fig．6ＲDAanalysisresultsshowingtherelationshipbetweenenvironmentalfactorsandthesoilmicrobialcommunity4讨论4．1隧道影响区土壤微生物优势菌群对土壤含水率变化的响应中梁山隧道开挖后，地下水以基岩裂隙水和构造裂隙水的形式涌出，深层溶隙水从渗流转为明流从而加大了深层地下水的排泄量［6］，地下水平衡被打破，引起隧道影响地区土壤含水率下降。中梁山岩溶槽谷区基岩造壤能力低，土壤持水性能差，且当地岩溶十分发育形成地上地下的双层排水系统［27］，地表水极易向地下流失。当地下水位下降时，地表水和土壤水作为水循环的重要环节，流经表层岩溶带、岩溶裂隙/孔隙向深部基岩补给［6］，造成地表径流和表层泉干涸。中梁山岩溶槽谷区三条隧道贯通后，深层地下水排泄漏失，岩溶裂隙发育形成的地下排水管网放大了隧道建设引起的地下水漏失，引起地下水位下降和上覆土壤水分下降，从而导致隧道影响区土壤含水率(均值)显著降低(表1，隧道影响区24%＜无隧道影响区31%)。此外，隧道影响区土壤容重较大，表明土壤紧实，反映了土壤的水分、空气、热量状况差于无隧道影响区土壤。土壤含水率是影响土壤微生物的关键因素［28-30］，因而地下水减少对土壤微生物的潜在影响被列为隧道建设的主要环境效应之一，影响着土壤微生物多样性和群落结构。隧道影响区荒草地土壤水分状况年际变化幅度大，湿度条件弹性大，生态环境较为波动，可能会使潜在的机会性微生物种群快速生长和适应，从而缓和微生物群落的种内竞争，促进生态系统中土壤微生物物种的共存［31］。因此，与土壤含水率较高
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于高通量测序的乐安江冬季细菌群落特征分析[J]. 肖汉玉,王鹏,刘君政,李传琼,李燕,赵君. 微生物学报. 2019(01)
[2]岩溶山区隧道地下水漏失对植物生长的影响分析及对策[J]. 王芳其,郑炜,徐华,陈剑楠. 隧道建设(中英文). 2018(06)
[3]超大跨度公路隧道研究现状与面临的挑战[J]. 陈建勋,罗彦斌,万利,刘同展. 筑路机械与施工机械化. 2018(06)
[4]喀斯特坡面表层土壤含水量、容重和饱和导水率的空间变异特征[J]. 张川,陈洪松,张伟,聂云鹏,叶莹莹,王克林. 应用生态学报. 2014(06)
[5]Prevention and treatment technologies of railway tunnel water inrush and mud gushing in China[J]. Yong Zhao,Pengfei Li,Siming Tian. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 2013(06)
[6]隧道建设活动对地表植被群落动态的影响——以武昆高速公路象鼻岭隧道为例[J]. 郑炜,杨保,徐宗永,肖羚. 公路交通技术. 2012(05)
[7]温度、水分和施氮量对温室土壤pH及电导率的耦合作用[J]. 袁巧霞,朱端卫,武雅娟. 应用生态学报. 2009(05)
[8]岩溶地区开凿隧道对地下水循环系统的破坏——以重庆市中梁山为例[J]. 罗鉴银,傅瓦利. 西南农业大学学报(自然科学版). 2005(04)
硕士论文
[1]高寒湿地和草甸退化与恢复对土壤养分、土壤微生物及有机化合物的影响[D]. 李飞.兰州大学 2018
[2]雪峰山隧道隧址区地下水土壤环境影响评价研究[D]. 杨长健.中南大学 2007
本文编号：3226281
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