本文關(guān)鍵詞：暖化濕地土壤磷素與微生物群落的響應(yīng)特征及其生態(tài)關(guān)聯(lián)性研究　出處：《浙江大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 濕地 暖化 微生物群落 磷素形態(tài) 高通量測(cè)序 核磁共振

【摘要】：濕地生態(tài)系統(tǒng)在水源涵養(yǎng)、氣候調(diào)節(jié)及生物多樣性保護(hù)等方面具有獨(dú)特的生態(tài)功能,而在全球氣候變暖背景下,濕地生態(tài)系統(tǒng)受到了廣泛的影響,這包括對(duì)濕地土壤生源要素循環(huán)的影響。磷素被認(rèn)為是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化的關(guān)鍵限制因子,同時(shí)濕地土壤磷素生物地球化學(xué)循環(huán)與水體富營(yíng)養(yǎng)化具有密切關(guān)系。眾所周知,微生物在濕地土壤磷素生物地球化學(xué)循環(huán)過(guò)程中扮演著重要角色,而濕地土壤微生物對(duì)氣候暖化的響應(yīng)也呈現(xiàn)出不確定性。因此,本研究以暖化濕地微宇宙生境研究平臺(tái)為基礎(chǔ),選取了長(zhǎng)三角南區(qū)6處具有不同磷庫(kù)特征的濕地區(qū)域作為研究對(duì)象,采用了高通量測(cè)序技術(shù)及核磁共振技術(shù)分別對(duì)土壤微生物群落物種組成,不同磷素形態(tài)進(jìn)行了表征分析,同時(shí)從統(tǒng)計(jì)學(xué)角度闡釋了暖化條件下不同磷素形態(tài)的動(dòng)態(tài)變化與微生物響應(yīng)的關(guān)聯(lián)性,以期探究暖化條件下濕地土壤磷庫(kù)與微生物群落動(dòng)態(tài)響應(yīng)特征及其生態(tài)關(guān)聯(lián)性。本研究取得的主要結(jié)論如下:(1)在季節(jié)尺度和全年尺度上,暖化誘導(dǎo)下發(fā)生顯著性差異的物種主要集中在放線菌門、變形菌門、厚壁菌門、擬桿菌門、硝化螺旋菌門、綠彎菌門和浮霉菌門等。在春季,暖化作用導(dǎo)致了低營(yíng)養(yǎng)土壤的酸桿菌門的相對(duì)豐度顯著下降11%,而中等營(yíng)養(yǎng)土壤的硝化螺旋菌門的相對(duì)豐度顯著升高43%。在夏季,暖化作用導(dǎo)致了中等營(yíng)養(yǎng)土壤的擬桿菌門的相對(duì)豐度顯著下降33%,而綠彎菌門的相對(duì)豐度顯著升高7%。在秋季,暖化作用分別導(dǎo)致了低營(yíng)養(yǎng)、中等營(yíng)養(yǎng)和高營(yíng)養(yǎng)三種不同營(yíng)養(yǎng)土壤的厚壁菌門的相對(duì)豐度顯著下降80%、74%和72%。同時(shí)低營(yíng)養(yǎng)土壤的酸桿菌門和綠彎菌門的相對(duì)豐度分別顯著上升7%和42%,中等營(yíng)養(yǎng)土壤的變形菌門、酸桿菌門和綠彎菌門的相對(duì)豐度分別顯著升高18%、24%和12%,高營(yíng)養(yǎng)土壤的變形菌門的相對(duì)豐度顯著升高43%。在冬季,暖化作用導(dǎo)致了低營(yíng)養(yǎng)和中等營(yíng)養(yǎng)土壤的硝化螺旋菌門的相對(duì)豐度分別顯著升高54%和66%。在全年尺度下,暖化作用導(dǎo)致了低營(yíng)養(yǎng)、中等營(yíng)養(yǎng)和高營(yíng)養(yǎng)三種不同營(yíng)養(yǎng)土壤的厚壁菌門的相對(duì)豐度分別顯著下降63%、50%和56%。低營(yíng)養(yǎng)土壤的綠硫菌門和浮霉菌門的相對(duì)豐度顯著升高30%和13%,中等營(yíng)養(yǎng)土壤的擬桿菌門的相對(duì)豐度顯著下降3 3%,而硝化螺旋菌門和變形菌門的相對(duì)豐度分別顯著升高56%和8%。高營(yíng)養(yǎng)土壤的浮霉菌門和變形菌門的相對(duì)豐度分別顯著升高29%和13%。(2)核磁共振分析結(jié)果表明低營(yíng)養(yǎng)、中等營(yíng)養(yǎng)和高營(yíng)養(yǎng)三種不同營(yíng)養(yǎng)土壤的磷素形態(tài)主要以正磷酸鹽和磷酸單酯為主。暖化誘導(dǎo)下,三種不同營(yíng)養(yǎng)土壤的磷素形態(tài)在季節(jié)尺度和全年尺度上均呈現(xiàn)出不同的響應(yīng)特征。在春季,暖化作用導(dǎo)致了高營(yíng)養(yǎng)土壤的正磷酸鹽的相對(duì)豐度顯著下降31%,而磷酸二酯的相對(duì)豐度顯著升高113%。在夏季,暖化作用導(dǎo)致了低營(yíng)養(yǎng)土壤的焦磷酸鹽和多聚磷酸鹽的相對(duì)豐度分別顯著下降38%和40%。在秋季,暖化作用下沒(méi)有磷素形態(tài)表現(xiàn)出顯著性差異,在冬季,暖化作用導(dǎo)致了高營(yíng)養(yǎng)土壤的膦酸脂的相對(duì)豐度顯著升高136%。在全年尺度下,暖化作用導(dǎo)致了高營(yíng)養(yǎng)土壤的磷酸二酯和焦磷酸鹽的相對(duì)豐度分別顯著升高60%和86%,中等營(yíng)養(yǎng)土壤的磷酸單酯、膦酸脂、焦磷酸鹽和多聚磷酸鹽的相對(duì)豐度分別顯著升高13%、46%、37%和23%。而中等營(yíng)養(yǎng)和高營(yíng)養(yǎng)土壤的正磷酸鹽的相對(duì)豐度分別顯著下降10%和16%。(3)暖化誘導(dǎo)下,中等營(yíng)養(yǎng)和高營(yíng)養(yǎng)土壤的變形菌門的顯著升高與正磷酸鹽的顯著下降具有顯著的負(fù)相關(guān)性,同時(shí)分別與高營(yíng)養(yǎng)土壤的磷酸二酯和中等營(yíng)養(yǎng)土壤狀態(tài)下的磷酸單酯的顯著升高具有顯著的正相關(guān)性。(4)因此,本研究表明暖化作用對(duì)濕地土壤微生物群落及磷素形態(tài)具有顯著的影響效應(yīng),同時(shí)暖化誘導(dǎo)下濕地土壤微生物群落組成的顯著性變化能夠?qū)е铝讕?kù)不同組分發(fā)生潛在變化,這對(duì)認(rèn)識(shí)全球氣候暖化背景下濕地土壤磷素生物地球化學(xué)循環(huán)具有重要意義。
[Abstract]:Wetland ecosystem has unique ecological functions in water conservation, climate adjustment and biodiversity protection. Under the background of global warming, wetland ecosystems have been widely affected, including the influence of the circulation of natural elements in wetland soil. Phosphorus is considered to be a key limiting factor for water eutrophication. Meanwhile, the phosphorus biogeochemical cycle in wetland soil is closely related to water eutrophication. As we all know, microorganisms play an important role in the process of phosphorus biogeochemical cycling in wetland soil, and the response of wetland soil microorganisms to climate warming is also uncertain. Therefore, the study on warming wetland microcosm habitat research platform as the basis, select the wetland area of the Yangtze River Delta District 6 with different phosphorus characteristics as the research object, using high-throughput sequencing and NMR techniques of microbial species composition, different forms of phosphorus were characterized and analyzed, at the same time from the statistics perspective of warming related changes and microbial responses to different phosphorus conditions, in order to explore the warming conditions of wetland soil phosphorus and microbial community dynamic response characteristics and ecological relevance. The main conclusions of this study are as follows: (1) on seasonal scale and annual scale, species with significant difference under warming are mainly concentrated on actinomycetes, Proteobacteria, thick walled bacteria, Bacteroides, nitrifying Spirillum, green curved bacteria and floating mold. In spring, the relative abundance of acid bacilli decreased significantly by 11%, while the relative abundance of nitrifying Spirillum increased by 43%. In summer, the relative abundance of the bacteriomibacillum in the medium nutrient soil decreased by 33% in the summer, while the relative abundance of the phylum green was significantly increased by 7%. In autumn, the relative abundance of the thick walled phylum decreased by 80%, 74% and 72%, respectively, in three different nutrient soils, namely, low nutrition, middle nutrition and high nutrition. At the same time, the relative abundance of low nutrient soil acidobacteria and Chloroflexi were significantly increased by 7% and 42%, the relative abundance of Proteobacteria and acidobacteria and Chloroflexi medium nutrient soil were significantly increased in 18%, 24% and 12%, the relative abundance of Proteobacteria high nutrient soil significantly increased 43%. In winter, the relative abundance of nitrifying spirals in low and medium nutrient soils increased by 54% and 66%, respectively. Under the annual scale, the relative abundance of the thick walled bacteria decreased by 63%, 50% and 56%, respectively, in the three nutrient soils with low nutrition, middle nutrition and high nutrition. The relative abundance of green sulfur bacteria door and floating mold door increased significantly by 30% and 13% in low nutrient soil. The relative abundance of Bacteroides in medium nutrient soil decreased by 33%, while the relative abundance of nitrifying Spirillum and Proteobacteria increased by 56% and 8%, respectively. The relative abundance of floating fungi and deformable bacteria in high nutritive soil increased by 29% and 13%, respectively. (2) the results of nuclear magnetic resonance analysis showed that the forms of phosphorus in three nutrient soils were mainly orthophosphate and monophosphate. Under the induction of warming, the phosphorus forms of three different nutrient soils showed different response characteristics on the seasonal scale and the annual scale. In spring, the relative abundance of orthophosphate in high nutritive soil decreased significantly by 31%, while the relative abundance of phosphate two ester increased by 113%. In summer, the relative abundance of pyrophosphate and polyphosphate in low nutrient soils decreased by 38% and 40%, respectively. In autumn, there was no significant difference in phosphorus form under warming. In winter, warming increased the relative abundance of phosphonate in high nutrient soil by 136%. In the annual scale, warming led to a relatively high abundance of soil nutrient phosphate ester and two pyrophosphate respectively increased 60% and 86%, medium nutrient soil phosphate monoester, phosphonic acid grease, pyrophosphate and polyphosphates were significantly increased relative abundance of 13%, 46%, 37% and 23%. The relative abundance of orthophosphate in medium and high nutritive soils decreased by 10% and 16%, respectively. (3) warming induced by Proteobacteria, medium nutrition and high nutrition soil significantly increased significantly with the decrease of phosphate has significant negative correlation with phosphate ester, respectively at the same time high nutrition soil two and medium nutrient soil under the condition of phosphate monoester increased significantly with a significant positive correlation. (4) therefore, this study shows that warming effect has remarkable effect on wetland soil microbial community and phosphorus, while significant warming induced changes of soil microbial communities in wetland. It can lead to different group P database of potential changes, the understanding of global warming under the background of soil phosphorus in wetland biogeochemical cycle has important significance.
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S154.3

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