發(fā)布時間：2020-07-10 19:04

【摘要】：榆樹疏林是渾善達克沙地最為重要的生態(tài)單元,是沙地環(huán)境中最穩(wěn)定且適應性最強的群落。沙地榆(Ulmus pumila var.sabulosa)是構成榆樹疏林群落的建群種,極強的抗寒抗旱性使其在維持生物多樣性,植被恢復和防風固沙等方面扮演著重要角色。根際是連接植物根系與土壤環(huán)境的紐帶,是土壤微生物活動最為頻繁的微域環(huán)境。本文采用高通量測序技術對沙地榆根際細菌和真菌群落進行研究,率先揭示了沙地榆根際土壤微生物的時空分布格局,闡明了其分布格局的形成機制和驅動因子,并對根際微生物的功能進行了預測,填補了沙地榆根際土壤微生物研究的空白,為后續(xù)該樹種根系與土壤微生物互作關系的研究奠定了理論基礎。本研究發(fā)現(xiàn):(1)沙地榆根際土壤理化性質及酶活性存在一定的時空分布規(guī)律。不同地區(qū)沙地榆根際土壤pH范圍為7.30～7.80,含水率在2.71%～3.41%之間。根際土壤理化性質及酶活性的空間異質性主要在pH、有效磷含量及速效鉀含量上有所表現(xiàn)。沙地榆根際土壤理化性質及土壤酶活性對微地形均有不同程度的響應,具體表現(xiàn)為丘間地的土壤水分、養(yǎng)分條件及酶活性顯著高于背風坡和迎風坡的規(guī)律(p0.05)。季節(jié)變化主要引起沙地榆根際土壤含水率和土壤溫度的變化,對土壤養(yǎng)分和土壤酶活性的影響并不顯著。沙地榆根際土壤養(yǎng)分含量與酶活性密切相關。(2)沙地榆根際土壤中含有豐富的微生物資源。16S rRNA基因測序共注釋到細菌46門118綱167目349科675屬11738個OTUs,變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)和奇古菌門(Thaumarchaeota)為根際細菌群落優(yōu)勢門,平均相對豐度之和為58.53%;假節(jié)桿菌屬(Pseudarthrobacter)、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)和假諾卡氏菌屬(Pseudonocardia)為細菌群落的優(yōu)勢屬,平均相對豐度分別為2.76%、1.82%和1.10%。ITS序列測序共獲得真菌6門32綱118目295科655屬7787個OTUs,子囊菌門(Ascomycota)是絕對的優(yōu)勢門,平均相對豐度為83.35%;優(yōu)勢屬為赤霉菌屬(Gibberella)、白僵菌屬(Beauveria)和被孢霉屬(Mortierella),平均相對豐度分別為6.6%、2.77%和2.74%。沙地榆根際微生物的空間分布格局與榆樹疏林群落的地帶性分布規(guī)律一致,即不同地區(qū)的群落結構間均存在顯著差異(p0.05),且群落組成的相似性自西向東逐漸降低。(3)擴散限制和環(huán)境選擇共同決定形成了現(xiàn)有的沙地榆根際微生物空間分布格局。其中,地理距離對沙地榆根際細菌和真菌群落空間格局形成的貢獻率為6.38%和4.02%,環(huán)境因子對細菌和真菌群落的貢獻率為62.7%和67.09%。在環(huán)境因子中,pH、年降水量和地上植被物種多樣性是驅動微生物群落空間分布的關鍵因子。(4)沙地榆根際土壤微生物物種多樣性對沙丘微地形的響應規(guī)律為丘間地和背風坡的物種豐富度大于迎風坡。沙地東部的細菌及真菌群落對微地形的響應最為明顯,表現(xiàn)為丘間地與背風坡和迎風坡的細菌及真菌群落結構均存在顯著差異(p0.05)。沙地榆根際微生物在微地形尺度上的空間分布格局是土壤因子和植被因子協(xié)同作用的結果。(5)土壤微生物隨季節(jié)變化呈現(xiàn)出一定的動態(tài)分布規(guī)律。春夏兩季的沙地榆根際微生物(細菌和真菌)物種多樣性顯著大于秋季(p0.05)。季節(jié)變化對真菌群落組成的影響小于細菌群落,不同季節(jié)間沙地榆根際細菌群落結構均存在顯著差異(p0.05),而真菌群落結構只在春季和秋季間差異性顯著(p0.05)。季節(jié)變化引起的土壤養(yǎng)分、含水率和溫度變化是驅動根際土壤微生物群落季節(jié)分布的關鍵因子。(6)沙地榆根際細菌基因序列中共發(fā)現(xiàn)來自6類代謝通路的41個子功能類群,膜轉運(Membranetransport)、氨基酸代謝(Aminoacidmetabolism)和碳水化合物代謝(Carbohydratemetaboliam)是細菌群落中的主要代謝功能群。根際細菌的代謝功能類群存在時空分布差異,表現(xiàn)為西部沙地榆根際細菌的功能類群與中部和東部的功能類群組成差異較大,春秋兩季細菌的代謝功能與夏季細菌群落的功能類群差異較大。不同分布區(qū)沙地榆根際細菌共注釋到25個生態(tài)功能類群,具有化能異養(yǎng)作用(Chemoheterotrophy 和 Aerobic chemoheterotrophy)、硝酸鹽還原作用(Nitrate reduction)和硝化作用(Nitrification)的功能群是細菌生態(tài)功能類群中的優(yōu)勢功能群。根際細菌的生態(tài)功能具有時空分布差異,其分布規(guī)律與細菌群落的代謝功能一致。沙地榆根際真菌群落按照生態(tài)功能劃分可歸類于9個生態(tài)功能群,其中,腐生菌群(Saprotroph)、病理寄生菌群(Pathotroph)、共生菌群(Symbiotroph)是沙地榆根際真菌群落中的優(yōu)勢功能群。真菌生態(tài)功能空間分布差異性顯著(p0.05),而季節(jié)變化對真菌群落的生態(tài)功能無顯著影響。
【學位授予單位】：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：S154.3
【圖文】：

ｕ邐渾善達克沙地榆根際土壤微生物時空分布格局及功能預測榆根際微生物的時間分布格局，同時研究由季節(jié)變化所引起的環(huán)境因子變化間分布格局的影響作用。逡逑（５）沙地榆根際土壤微生物功能預測逡逑對根際細菌的代謝功能和生態(tài)功能以及真菌的生態(tài)功能進行預測，研究區(qū)和季節(jié)的微生物功能類群特征及分布差異。逡逑１．３．２擬解決的關鍵問題逡逑（１邋）沙地榆根際土壤微生物的空間分布格局及形成機制逡逑（２）沙地榆根際土壤微生物的時間分布格局（季節(jié)動態(tài)）及驅動因子逡逑（３）預測沙地榆根際土壤微生物功能類群逡逑１．３．邋３技術路線逡逑

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本文編號：2749333