【摘要】：青藏高原高寒草甸是極易受氣候變化影響的敏感生境,過去幾十年其增溫速度是全球平均增溫速度的2倍,且南部和北部地區(qū)降水增加、中部地區(qū)降水減少。氣候變化影響了青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及土壤碳庫的轉(zhuǎn)化。微生物作為生態(tài)系統(tǒng)的主要分解者,在土壤生物地球化學(xué)循環(huán)中發(fā)揮著重要的作用。但是因?yàn)槲⑸锶郝涞母叨葟?fù)雜性和傳統(tǒng)技術(shù)的限制,對(duì)于增溫和降水變化條件下高寒草甸土壤微生物響應(yīng)機(jī)制的認(rèn)識(shí)仍十分有限。本研究依托青藏高原中科院海北實(shí)驗(yàn)站,通過土壤下移及控制實(shí)驗(yàn)等多種方法模擬增溫、降水變化及兩者的疊加效應(yīng),采用基因芯片和高通量測(cè)序等環(huán)境基因組技術(shù),結(jié)合網(wǎng)絡(luò)生物學(xué)方法,揭示微生物群落對(duì)增溫和改變降水的響應(yīng)及反饋機(jī)理。研究表明:(1)青藏高原高寒草甸土壤微生物對(duì)增溫、改變降水比較敏感。增溫或改變降水單獨(dú)作用下,土壤微生物功能基因結(jié)構(gòu)或細(xì)菌物種組成都發(fā)生了變化;增溫和改變降水疊加效應(yīng)下,土壤微生物功能基因多樣性受到疊加效應(yīng)的影響,說明增溫和改變降水對(duì)土壤微生物群落的效應(yīng)不一致。(2)增溫、改變降水下青藏高原高寒草甸微生物對(duì)土壤物質(zhì)循環(huán)的反饋調(diào)節(jié)機(jī)制不同。增溫降低了大部分與降解難降解碳相關(guān)的功能基因和氮循環(huán)功能基因的相對(duì)豐度,通過微生物的負(fù)反饋調(diào)節(jié)使土壤碳氮儲(chǔ)量保持相對(duì)穩(wěn)定;減少降水通過降低與降解易降解碳相關(guān)的功能基因相對(duì)豐度減少土壤CO_2通量,增加降水通過增加土壤微生物生物量增加土壤CO_2通量,說明該條件下微生物對(duì)土壤碳庫的調(diào)控是正反饋調(diào)節(jié)。(3)微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)是表征微生物相互作用的常用方法。增溫時(shí)微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變緊,表明增溫使微生物聯(lián)系更緊密;增加降水時(shí)微生物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變松,表明微生物聯(lián)系較松散。(4)青藏高原高寒草甸土壤微生物功能基因的變化能夠解釋受微生物驅(qū)動(dòng)的土壤功能過程并應(yīng)用于青藏高原土壤碳庫模型。增溫時(shí),氨化過程和硝化過程的功能基因與N_2O通量呈顯著相關(guān)性;改變降水時(shí),產(chǎn)甲烷的關(guān)鍵基因mcrA與CH_4通量顯著正相關(guān)。結(jié)合微生物、植物與土壤數(shù)據(jù)構(gòu)建的模型顯示,微生物對(duì)青藏高原高寒草甸土壤CO_2通量的貢獻(xiàn)至少達(dá)到37%,對(duì)CH_4通量的貢獻(xiàn)高達(dá)80%。本研究探討了微生物群落對(duì)增溫降水的響應(yīng)機(jī)制,為土壤溫室氣體通量變化提供了機(jī)理解釋,也為土壤溫室氣體排放、碳庫模型的改進(jìn)提供了重要線索。
【圖文】：

1圖 1.1 全球陸地和海樣表面綜合平均溫度觀測(cè)值變化情均以 1986-2005 年時(shí)期的均值為基準(zhǔn)，橙色曲線表示陸地表面溫度變度變化，黑色曲線基于現(xiàn)有的一個(gè)最長的數(shù)據(jù)集，灰色陰影表示其代候變化的加劇也將導(dǎo)致極端天氣和氣候事件更加頻繁[2]。發(fā)生頻率將增加一倍以上，北美洲和歐洲的強(qiáng)降水事件研究表明，，全球氣候變化的驅(qū)動(dòng)因子主要來自溫室氣體氣體的大量排放是氣候變化加劇的原因[1]。在 1970-2000平均增加 0.4 Gt CO2當(dāng)量濃度，在 2000-2010 年，溫室氣.0 Gt CO2當(dāng)量濃度。該過程中，化石燃料和工業(yè)過程排

第 1 章 緒論排放增量的 78%。學(xué)家將氣候變化分為幾種類別來研究，主要包括氣候變暖和降水變1 氣候變暖地和海洋表面溫度的變化趨勢(shì)一致，全球平均溫度到本世紀(jì)中后℃，其中北極地區(qū)變暖快于全球平均[1]，見圖 1.2。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S812.2

【參考文獻(xiàn)】

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1 張堅(jiān)超;徐鐿欽;陸雅海;;陸地生態(tài)系統(tǒng)甲烷產(chǎn)生和氧化過程的微生物機(jī)理[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2015年20期

2 鄭喬舒;岳m(xù)銜

本文編號(hào)：2698958