申请日2018.03.22
公开(公告)日2018.09.04
IPC分类号C12Q1/04; C12R1/645
摘要
本发明公开了一种污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法。首先对调控区中的植被进行刈割，然后对该区域进行翻土，深度为20厘米，耕翻一次;然后按每6.7 m×5 m样地，把250 t/ha污泥撒在调控区中与翻过的土混合均匀，填充后调控区的植被处于自然生长的状态;完成调控基质的填充后，分别于同年秋季和次年春季以及次年夏季，在基质调控区采集土壤样品进行测定。本发明旨在对有效调控地上植被群落结构及昆虫数量特征从而减少鸟类食物来源或者切断鸟类食物链来达到机场生态治鸟的目的提出理论依据，为机场应用生态学方法进行鸟击防控积累了基础生态学资料。
权利要求书
1.一种污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法，其特征在于按如下的步骤进行：
(1)首先对调控区中的植被进行刈割，然后对该区域进行翻土，深度为20厘米，耕翻一次;
(2)在调控区的实验区按每6.7 m×5 m样地，把250t/ha 污泥撒在调控区中与翻过的土混合均匀，填充后调控区的植被处于自然生长的状态;
(3)完成调控基质的填充后，分别于同年秋季和次年春季以及次年夏季，在基质调控区采集土壤样品进行测定。
2.权利要求1所述的调控方法，其中所述的采集土壤样品进行测定指的是：采集前，去除土壤表层杂草，采用S型取样法，在每个试验小区随机选取20个取样点，用土钻钻取0 ~20 cm 深度的表层土，挑捡出土壤中大的根系，然后掰碎大的土块后，将土样均匀混合后置于冰盒放入密封袋，记上标签，带回实验室做后期处理。
3.权利要求1所述污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法在降低土壤真菌数量方面的应用。
4.权利要求1所述污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法在增加土壤中淡紫紫孢霉菌属的数量方面的应用。
说明书
污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法
技术领域
本发明属于生态安全技术领域，涉及一种污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法。
背景技术
土壤真菌是以土壤为活动场所完成其全部或部分生活史的真菌类群的总称，是一类具真核，能产生孢子、无叶绿素的真核生物。据统计，全世界已描述的可培养的土壤真菌约3150种，按Hawksworth的观点，真菌中仅有0.7%可培养，这样估算土壤中存在的真菌种类最少有7000种或更多。土壤真菌作为土壤微生物区系的重要成员，参与生态系统物质循环和能量流动，分解有机物，为作物提供有效养分，在维持土壤生态系统健康方面具有重要意义，同时也在维持土壤养分平衡方面发挥重要作用。近几年来，学者通过土壤中真菌群落结构的变化能够全面准确地判断土壤健康状况，为土壤生态系统可持续发展提供理论和实践指导。车建美等采用PLFAs法分析菌渣施用对黑麦草(Lolium perenne)根际土壤微生物群落的影响时发现，菌渣处理黑麦草后有利于根际土壤真菌生长，增加了黑麦草根际土壤微生物群落多样性，推测其可以改善土壤质量。有人在探究施肥对茶叶产量、土壤理化性质及土壤细菌、真菌群落的影响时发现，与施加化学肥料相比，施加有机肥后土壤真菌多样性指数最高，提高土壤中营养物质含量，对农业生态系统可持续发展提供科学依据。
污泥是由污水处理过程中产生的，由有机残片、细菌菌体、无机颗粒及胶体等组成。在污水处理中，一般会产生占污水体积0.02%的污泥。为了保护环境和污泥的资源化利用，污泥的处置和利用引起了国内外学者的广泛重视。目前。污泥堆肥化处理已经成为国内外学者研究的热点。污泥中含有大量的有机质和植物生长所需的营养元素，同时含有病原菌和重金属等有害物质。关于污泥的施入土壤中，促进土壤熟化，提高土壤肥力和植物生长的研究也是近几年来的国内外研究者的关注焦点。刘强等人研究发现，污泥堆肥和滩涂土混配后降低了土壤pH值，提高土壤养分含量，增加高羊茅生物量。有人将城市污水处理厂的污泥堆肥化后施入冬黑麦田间，发现在冬黑麦的生长阶段，污泥堆肥提供大量的矿物肥料，明显导致了冬黑麦叶片的叶绿素含量的增加，从而促进了冬黑麦的生长。使用污泥堆肥调控土壤环境，促进植物生长的同时，土壤中重金属如Zn、Gu、Pb、Gd等含量升高，污染土壤的同时重金属的毒害作用还会抑制植物生长。
有效的鸟击防控一直以来是机场面临的难题。机场是一个特殊生态系统，它是半自然状态的、人为可控制的及比较稳定，其本身的异质性、植物与动物的多样性都对机场区域的鸟类多样性和活动模式产生重要影响，从而在一定程度上决定着机场内飞机起降安全。机场发生鸟击在于机场环境对鸟类吸引，而机场的生态环境对鸟群吸引体现在其食物链关系中。机场内鸟类、植物、昆虫及土壤生物都是其生态环境食物链结构中组成部分，减少或切断食物链的链接关系，减少机场环境对鸟类吸引，减少鸟类数量，减少鸟类对飞行安全的威胁。因此，对机场内各生物多样性的调查研究有助于提高对机场生态系统及鸟类活动状况的认识。
20世纪70年代以来，国内外学者开始重视采用生态学方法研究鸟击问题，通过对不同生境、不同季节鸟类多样性的比较研究，可以帮助了解机场及机场周围对鸟撞造成威胁的鸟类来自哪种生境，从而更好地规划和预防鸟撞工作。李敏等人调查了乌海民航机场及周围生境的鸟类，分析鸟类多样性指数，共记录隶属于16目37科的鸟类107种，根据调查资料和吸引鸟类分布的主要环境因子分析，提出乌海机场鸟撞防范对策。机场植被在机场吸引鸟类的因素中处于主要位置。近些年来，国内外学者对机场内植物多样性的调查研究很多，从植物方面控制鸟类食物源头和改变鸟类栖息环境、繁殖环境，减少机场活动鸟类的种类和数量，达到降低机场鸟击的发生。降低机场种植物多样性有助于减少植被对鸟类的吸引，以植物为食的鸟类因觅食困难而离去，也将导致以植物为食的昆虫及其他无脊椎动物单一化，从而以昆虫等无脊椎动物为食的鸟类因缺乏植物而离开机场。有人研究指出，机场地形的合理规划以及机场植被的恰当管理可以减少鸟击危害。自20世纪末以来，国内外的专家和学者们开始广泛研究机场草坪中昆虫多样性，以此控制和减少机场生境中鸟类觅食的频度。李士权等人对滨海滨海机场中3个样地的地被昆虫进行了连续两年的调查，确定了机场内昆虫的发生规律和季节变化规律，进而从生态学角度提出了防治策略，为机场鸟类的防控提供依据。研究机场草地土壤动物群落的组成与动态特征，了解土壤动物与机场鸟类活动状况的相互关系，探索控制土壤动物的方法，对减少机场鸟类及防治“鸟撞”有重要意义。有人对Prince George Airport的土壤动物调查后得到允许草生长到15厘米可以减少乌鸦的吸引力，并可能减少鸟飞机碰撞。关于机场内鸟类多样性、植物多样性及昆虫多样性的调查研究很多，但是关于作为食物链中的组成成分的土壤微生物及线虫多样性的研究还少有涉及与调查分析。
在自然界中，任何生物群落都不是孤立生存的，它们总是通过物质和能量的交换与其生存的环境不可分割地相互联系，相互作用而形成一个统一的整体，即生态系统。植物所固定的能量通过一系列的取食和被取食的关系在生态系统中传递，同时，与周围环境间还进行着物质循环。机场这个特殊生态系统的功能也是通过食物链完成的，机场的生态环境对鸟群的吸引也主要体现在食物链的关系上。植物多样性及所固定的能量可以直接决定植食性鸟类数量，也可间接的通过昆虫数量及多样性决定非植食性鸟类数量，即植物开花招引大量昆虫，植物成熟结实会为昆虫及鸟类提供食物来源，可见机场内降低植物群落及多样性的控制可能会减少鸟类在机场觅食的频率以达到生态治鸟的目的。在以往的研究中，机场中植物多样性、昆虫多样性及鸟类多样性之间通过食物链的作用相互影响。改变机场生态环境，改变机场内吸引鸟群栖息取食的食物链，即运用生态学的知识寻找降低鸟击事件发生率的治理措施是鸟击防控的一种有效途径。近年来，国内外关于机场地上部分的生态关系的研究很多，例如生境与鸟类的关系、植被与鸟类的关系及昆虫与鸟类的关系等。但是对占据食物网重要位置，并且是联系地上部分与地下部分的关键枢纽的土壤生物在整个机场生态环境中的作用还鲜有报道。土壤生物在分解残体、改变土壤理化性质及物质循环和能量流动等方面具有重要作用。机场通过改变草地环境控制鸟类的措施有改草、割草及土壤改性，其中土壤改性可以改变土壤环境进而改变其中生物群落，减少草的种类和数量进而减少地面昆虫种类数量，进而减少鸟类活动。通过基质填充改变土壤环境进而影响土壤中线虫、细菌及真菌等土壤生物多样性，间接影响地上植被及昆虫数量特征从而减少鸟类食物来源或者切断鸟类食物链来达到机场生态治鸟的目的研究鲜有报道。另外，废弃物的大量堆积严重影响了城市的环境美观度，而关于废弃物的合理利用，国内外的研究热点主要在于利用废弃物填充到土壤中调控土壤环境，使土壤理、化、生性质等得到全面优化。适量的废弃物填充土壤能达到改良土壤的作用，但过量废弃物可能会对土壤环境起到负向影响，此外，污泥中含有大量营养物质，但其中的有害物质对土壤环境起何种作用。这些对环境敏感的土壤生物能够起到有效的指示作用，从而可能影响地上植被状况。土壤真菌对环境的变化响应均敏感度极高，能够对土壤的环境健康状态起指示作用。土壤环境的变化可能会对地上植被产生一系列的影响变化。近几年来，滨海机场一直致力于治鸟防鸟，为机场的飞行安全找到更好的保障措施。因此，本实验在滨海机场基质调控区中进行，通过填充废弃物研究了基质填充到滨海机场基质调控区的土壤后，对土壤理化性质产生的改变，以及对土壤中包括线虫、细菌和真菌群落结构及多样性的影响，旨在对有效调控地上植被群落结构及昆虫数量特征从而减少鸟类食物来源或者切断鸟类食物链来达到机场生态治鸟的目的提出理论依据，为滨海机场应用生态学方法进行鸟击防控积累了基础生态学资料。
土壤真菌作为土壤微生物区系的重要成分，参与生态系统中物质循环及能量流动，土壤真菌通过分解有机物为有效的营养形式供植物体吸收，促进植物生长，同时真菌组织死亡, 降解和被动物取食后能释放大量的养分，在维持土壤生态系统健康方面具有重要意义，同时也在维持土壤养分平衡方面发挥重要作用。另外，学者研究表明许多土壤真菌可用于植物病、虫害的生物防治。由此可见，土壤中真菌的群落结构能间接的影响地上植物的生长状况。近几年来，学者通过土壤中真菌群落结构的变化能够全面准确地判断土壤健康状况，为土壤生态系统可持续发展提供理论和实践指导。机场环境中，植物、昆虫及鸟类之间存在食物链的关系。近年来，国内外关于调控机场地上部分的生态关系的研究很多，例如生境与鸟类的关系、植被与鸟类的关系及昆虫与鸟类的关系等。但是对占据食物网重要位置，并且是联系地上部分与地下部分的土壤真菌在整个机场生态环境中的作用还鲜有报道。寻找一种外源物质改变土壤中真菌群落结构的变化，从而影响植物生长，而达到调控机场环境的目的。
发明内容
因此，本发明选用了污泥填充到滨海机场基质调控区的土壤后，研究了其对土壤真菌群落结构及多样性的影响，旨在对有效调控地上植被群落结构及昆虫数量特征从而减少鸟类食物来源或者切断鸟类食物链来达到机场生态治鸟的目的提出理论依据，为滨海机场应用生态学方法进行鸟击防控积累了基础生态学资料。
因此，本发明公开了污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法，其特征在于按如下的步骤进行：
(1)首先对调控区中的植被进行刈割，然后对该区域进行翻土，深度为20厘米，耕翻一次;
(2)在调控区的实验区按每6.7 m×5 m样地，把250 t/ha污泥撒在调控区中与翻过的土混合均匀，填充后调控区的植被处于自然生长的状态;
(3)完成调控基质的填充后，分别于同年秋季和次年春季以及次年夏季，在基质调控区采集土壤样品进行测定。其中所述的采集土壤样品进行测定指的是：采集前，去除土壤表层杂草，采用S型取样法，在每个试验小区随机选取20个取样点，用土钻钻取0 ~ 20 cm 深度的表层土，挑捡出土壤中大的根系，然后掰碎大的土块后，将土样均匀混合后置于冰盒放入密封袋，记上标签，带回实验室做后期处理。
本发明进一步公开了污泥填充基质对机场土壤中真菌多样性的调控方法在降低土壤真菌数量方面的应用。同时该方法也公开了在增加土壤中淡紫紫孢霉菌属的数量方面的应用。
本发明主要考察了机场土壤的生物多样性特征，重点是解决机场鸟击问题，本发明的难点在于：目前尚无通过食物链调节机场鸟击的技术，本发明的创新点在于：通过调整机场土壤的理化性质，达到改变机场生物多样性特征的目的。
本发明更加详细的研究方法与结论如下：
1 材料与方法
1.1 基质调控区概况
试验样地设在滨海机场中的基质调控区中，地理位置为39.12°N,117.33°E，海拔高度为3 m。基质调控区中为自然环境下生长的植物，植物群落中的植物种类，盖度都较高，其中包括碱茅，苣荬菜，白草，狗尾草，泥胡菜，朝天委陵菜，蛇床，马齿苋，田旋花等30余种植物，分属于禾本科、苋科、菊科、蔷薇科等16科。基质调控区为沙壤土，其理化性质为：pH 7.95，含水量11.7%，容重1.46 g·cm-3，有机质28.7 g/ kg，全氮2.37 g/ kg，速效磷21.43 mg/kg。滨海机场基质调控区位于天津市东丽区，属于暖温带半湿润大陆性季风气候，年均气温11.8 ℃，年均降水量598 mm，无霜期188 d。在季节分布上，春季干旱少雨，平均气温在-5～-3 ℃，平均降水量为34 mm;夏季炎热多雨，平均气温在26～27 ℃，6、7、8三个月降水量占全年的75%左右，平均降水量为288 mm;秋季冷暖适中，平均气温在9～16 ℃，平均降水量为214 mm;冬季寒冷，平均气温在-8～1 ℃，平均降水量为16 mm。
