沼泽化微生物群落有哪些差异？其对根际沉积碳是怎样利用的？

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文丨大白有话讲

编辑丨大白有话讲

前言

我国最大的高原沼泽湿地之一，湿地面积约5万平方千米湿地类型为高寒沼泽和沼泽化草甸有机碳储量十分可观，自上世纪60年代以来湿地区域气候变化加快人为干扰活动增加导致该区域的沼泽湿地退化严重。

在该过程中地上植被、土壤结构和养分条件都会随之改变，作为有机物分解和循环过程中的关键因素，土壤微生物对环境变化反应灵敏其群落组成和结构的变化也能够很好地反映湿地土壤的质量和湿地生态系统功能的演变，是研究湿地生境与生物演变的理想指标。

湿地退化的研究现状

湿地被定义为陆生区域和水生区域的过渡地带包括静止或流动、淡水或咸水的沼泽地、泥炭地以及未涨潮时深度不超过6m的海水地区，全球湿地面积约为860万平方千米占到了地球陆地面积的6.4%，我国的湿地资源十分丰富湿地面积约为38.48万平方千米。

世界范围内的第四大湿地国家，由于湿地在防洪蓄水、涵养水源以及为野生动物提供栖息地等方面扮演着非常重要的角色，湿地又被称为“生物基因库”和“地球之肾”，21世纪以来受人类活动和气候变化影响湿地开始出现退化现象，近20年来湿地研究者们的热点议题之一。

20世纪70年代以前人们对于湿地退化的研究大多是对退化特征进行描述，包括动植物的数量和水资源的差异等，到了20世纪80年代人类经济、社会的快速发展打破了全球气候的平衡，而人类活动范围的增加也威胁到了湿地的存在大范围的湿地退化。

其引发的一系列环境问题引起人类的注意，由此形成了包括退化湿地恢复等研究领域我国湿地研究起步较晚，还处于初级阶段但在国内科研工作者的共同努力下，发展迅速研究领域也遍布湿地退化的各个方面。

湿地退化主要是由于区域气候的快速变化和过度的人为干扰导致的，在退化过程中湿地生态系统的结构和功能会被持续削弱，直到改变甚至丧失退化湿地和原生湿地相比，主要表现在生态系统中生物、土壤和水文三方面的变化，其中生物多样性降低生产力下降。

土壤有机质含量降低、养分减少地下水位降低、水域面积减小以及水分收支失衡等，在湿地退化过程中生态特征的变化会导致生态系统功能的变化，部分也是湿地恢复研究的关键未来气候的变化和人类活动的干扰。

易导致湿地的地表水和地下水位持续降低而水文特征被认为是湿地的主要驱动力，将湿地生态系统结构和功能的完整性紧密联系在一起，诸如湿地蓄水能力、地表地下水分运动和水平衡等问题也是该领域的重点研究内容，湿地作为野生动植物的重要栖息地。

湿地退化研究进展

湿地退化过程中一个很明显的特点就是湿地动物的种类和数量减少，陆生动物的种类和数量增加植物与湿地生态系统的联系更为密切，在湿地退化过程中植物群落的丰富度、生产力和种间关系等生物特征均会发生退化，在沼泽湿地由于过度放牧和挖沟排水等人为干扰。

原生植物群落的丰富度显著下降并逐渐被杂草群落替代，导致湿地植物群落的退化和均质化湿地退化的土壤特征，首先表现为孔隙度、容重、有机质和营养物质理化特征的变化，土壤有机质是土壤的重要组成部分也是衡量土壤质量的重要指标。

在全球碳循环中起着关键作用，有研究表明湿地退化过程中植物生物量碳可能会增加土壤有机碳可能会减少，这会导致湿地的有机碳库下降从而释放更多的二氧化碳到大气中，湿地具有多种生态环境人们对于湿地退化过程中生态功能的变化也十分关注。

湿地本身有很强的防洪蓄水能力不过在湿地退化后，水位下降和土壤持水能力降低，使得它的水文调节功能削弱导致地区洪灾频发，其次湿地作为陆地最重要的碳库之一对环境条件的干扰非常敏感，在气候变暖和二氧化碳增加的背景下，北方泥炭地在非生长季的碳排放量将会增加。

可能使得泥炭湿地的功能从碳汇转变成碳源，这是需要我们时刻关注的在全球变暖的大背景下，湿地退化可能会进一步导致气候变化的失衡威胁到人类自身的生存。

湿地退化的机理

湿地退化的因素包括自然因素和人为因素其中自然因素是湿地退化的内在原因，在自然因素中新构造运动和气候变化可能是导致湿地退化的主要原因，新构造运动是指从上新世纪现代所发生的地球构造运动。

这种作用主要通过地壳变化、沉降作用和河流侵蚀等来控制地形和水文格局的形成，使得湿地水位下降趋于退化，在欧洲的潘诺尼亚盆地中地表抬升使得流域分流以及河流偏转，进而导致流域中的湿地逐渐旱化，在我国的黄河源区也是由于持续的新构造隆升的作用。

该区域的地下水位下降进而出现区域斑块化、湖泊和沼泽湿地被疏干等现象，最终导致该区域生态环境的恶化新构造运动已然成为一个新的出发点，用来解释湿地的退化其他一些大尺度的生态学事件，除了新构造运动的影响气候变化是湿地退化研究中需要考虑重点因素。

近一个世纪以来大气的持续升温对包括湿地在内的各种自然生态系统带来了深刻的影响，区域气候变暖和降水不均打破了湿地原有的水分平衡，导致湿地地下水位持续下降成为湿地退化的主要因素，我国的区域气候变化的速度已然超过全球气候变化速度。

温度升高和降雨量减少使得湿地面积迅速减小部分区域甚至已经转化为荒地和风沙地，在自然因素驱动的背景下人类活动进一步加速了湿地的退化进程，土地利用方式的改变、湿地资源的过度开发和污染物的增加可能是加速湿地退化的几大重要原因。

湿地的水质净化

随着湿地区域社会经济的发展和人口的不断增加，人们对于湿地区域土地的利用方式发生了显著的改变，排水疏干和过度开垦使湿地成为草场和农田本身就极大地压缩了湿地的面积，再加上之后过度放牧和抽水灌溉进一步破坏了湿地生态系统的结构和功能。

例如我国的若尔盖地区为了发展畜牧业将泥炭湿地大面积地排干，目前沼泽湿地率仅2.2%而解放初期该地区的湿地率为6.49%，三江平原的泥炭沼泽遭受了人类活动的巨大干扰过度开垦该区域沼泽湿地面积从20世纪50年代的5.34万平方千米减少到20世纪末1.48万平方千米。

目前还在持续减小湿地的资源丰富尤其是水资源、动植物资源和矿产资源，其中泥炭更是只有在泥炭地中形成和积累的重要的有机矿产资源，近年来对泥炭的过度开采不仅造成了泥炭资源的浪费而且对泥炭地地表土壤和植被破坏严重，导致泥炭地生态环境的恶化。

对于一些临近人类社会的湿地系统而言严重的污染问题可能才是它们退化的主要原因，这些难以被分解的生活、生产垃圾一旦进入湿地中，经过长年累月的积累会严重损害湿地的水资源环境、削弱湿地的生态功能，最终导致湿地的退化。

在我国现有的几大湖泊湿地洞庭湖湿地、鄱阳湖湿地等中，工业废水和农药残留等污染物严重影响了湿地的水质净化功能，再结合其他干扰因素的影响致使湿地逐渐退化。

土壤微生物的组成

土壤微生物类群一般分为真菌、细菌、古细菌、藻类和病毒等，在土壤中含量非常丰富通常土壤中微生物的数量能达到1010、1011个，其中细菌的种类大约是6000-50000真菌的种类虽然不如细菌多，但它们拥有长达200m的真菌菌丝能够与大部分的植物根形成共生体。

虽然土壤微生物的种类和数量如此丰富但是我们对于土壤微生物的认识还很有限，其中一个很重要的问题就是绝大多数的土壤微生物是不可培养的，据估计大约只有不到5%的土壤细菌和真菌是可以培养的，这极大地限制了我们对于那些不可培养微生物的认识。

尽管近年人们利用微生物代谢物、DNA、和蛋白质等分子手段揭示了土壤微生物群落的些许现状，但是未来对于土壤微生物的探索还远远不能止步。

土壤微生物是陆地生态系统生物地球化学循环过程的主要参与者，一方面土壤微生物作为地下主要的分解者能够分解复杂的有机物供植物利用，从而增加了植物的养分获取促进了植物生长，另外土壤微生物又是养分的驱动泵在碳、氮、磷、硫 养分循环中扮演着重要角色。

在土壤有机质的形成过程中微生物也已经被证明是重要的贡献者，土壤微生物不仅能够分解植物凋落物而且还不断地在土壤中积累自身残留物，以生物量的形式贡献土壤有机质土壤微生物的固氮作用也是一项非常重要的功能，植物自身不能固定大气中的氮。

氮元素又是限制植物生产力的主要元素之一,所以只能依靠土壤微生物的固氮作用将其转化为氨以供植物吸收利用，此外土壤微生物还参与土壤的形成他们在代谢过程中分泌的黏液和有机酸等物质，有助于土壤颗粒形成更大的团聚体进一步巩固土壤的结构。

实验结果

研究结果表明湿地作为陆地区域和水生区域的过渡地带，在涵养水源、净化环境、调节气候和碳储存等方面发挥着重要的作用，近年来由于气候变化和人类活动的干扰若尔盖高原湿地退化严重，一度从沼泽、沼泽化草甸逆向演替至草甸甚至是荒漠。

土壤微生物作为陆地生态系统分解和养分循环过程中的关键因素，对环境变化的反应十分灵敏，是衡量土壤质量和生态系统稳定性的重要指标了，在湿地退化过程中土壤微生物群落也相应发生了变化，并且不同深度的土壤微生物类群对湿地退化的响应也不一样，而我们对该过程中的变化仍然知之甚少。

笔者观点

笔者认为沼泽化微生物群落与其他环境中的微生物群落相比存在一些显著的差异，沼泽地是湿地生态系统中的一种水分充足且缺氧，这种特殊的生境条件导致沼泽化微生物群落与其他环境中的微生物群落在组成结构和功能上有所不同。

沼泽化微生物群落与其他环境中的微生物群落相比具有组成结构和功能上的差异，在沼泽地生态系统中微生物对根际沉积碳的分解和转化起到了重要作用，对碳循环和沼泽地生态系统的稳定性具有重要影响，因此在保护沼泽地生态系统和应对气候变化方面需要充分考虑沼泽化微生物群落的特点和功能。

参考文献

[1]王铭,刘子刚,马学慧.中国泥炭地有机碳储量分区.湿地科学,2012.

[2]田应兵,宋光煜.若尔盖高原湿地生态恢复过程中土壤有机质的变化研究.湿地科学,2004.

[3]熊明彪,杨永兴.若尔盖高原生态环境恶化与沼泽退化及其形成机制.山地学报,1999.

[4]林春英,张玉欣.黄河源区高寒沼泽湿地土壤微生物群落结构对不同退化的响应.环境科学,2020.

[5]李希来,张明祥.中国湿地资源现状、面临威胁及其保护战略研究.中华人民共和国环境保护部、联合国环境规划署:中华环保联合会,2009.