【摘要】：草原是地球上最重要的生態(tài)系統(tǒng)之一。微生物是土壤元素循環(huán)的主要推動力之一,以大氣CO2濃度升高為代表的氣候變化對土壤微生物群落的影響無疑將左右微生物驅(qū)動的生物地球化學(xué)循環(huán),進(jìn)而影響草原生態(tài)系統(tǒng)整體功能。越來越多研究關(guān)注土壤微生物群落對大氣CO2濃度升高的響應(yīng),然而大部分研究或時間尺度較短,或分析方法傳統(tǒng),或忽視了微生物群落功能基因結(jié)構(gòu)。針對目前研究存在的問題,本研究利用16S rRNA測序和基因芯片技術(shù),結(jié)合植被生物量和土壤理化參數(shù)的測量,探究美國加利福尼亞州一年生草原生態(tài)系統(tǒng)在長期(14年)高濃度CO2(~550 ppm)環(huán)境下土壤微生物群落物種和功能變化,識別微生物群落與環(huán)境參數(shù)之間的內(nèi)在聯(lián)系。結(jié)果表明,大氣CO2濃度升高將改變土壤微生物群落物種結(jié)構(gòu)和功能組成,且群落功能基因組成對高濃度CO2可能更加敏感,暗示著微生物物種間功能冗余度較小,易受環(huán)境變化影響。不同微生物物種對大氣CO2濃度升高的響應(yīng)有別:在高CO2環(huán)境中,Bacteroidetes相對豐度顯著降低,Verrucomicrobia相對豐度上升,而氨氧化菌和亞硝酸鹽氧化菌豐度無顯著變化。土壤溫度和溶解性有機(jī)碳是調(diào)控微生物物種結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)境因子。經(jīng)過長期增CO2處理,土壤微生物驅(qū)動的碳循環(huán)、硫循環(huán)和金屬內(nèi)平衡基因相對豐度變化顯著。大氣CO2濃度升高顯著促進(jìn)了微生物固碳的DC/HB循環(huán)和HP/HB循環(huán)、抑制了rTCA循環(huán),同時提高了易降解碳基因相對豐度,加快土壤易降解碳庫周轉(zhuǎn)速率,并存在抑制土壤CH4排放的可能。此外,高濃度CO2減弱了微生物群落金屬抗性,促進(jìn)了土壤硫循環(huán),但對磷循環(huán)幾乎無影響。與硝化細(xì)菌豐度、土壤硝化酶和反消化酶活性數(shù)據(jù)一致,大氣CO2濃度上升對微生物介導(dǎo)的所有氮轉(zhuǎn)化途徑均無顯著影響,并且氮循環(huán)基因與硝化細(xì)菌豐度間存在顯著相關(guān)關(guān)系,表明微生物物種與生態(tài)功能關(guān)聯(lián)緊密,也說明雖然土壤氮素含量在高CO2處理中變化不顯著,但它控制了樣地微生物功能過程對大氣CO2濃度升高的響應(yīng),與大氣CO2濃度和土壤溶解性有機(jī)碳含量同為調(diào)控微生物功能結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵環(huán)境因子。綜上,本研究討論了一年生草原土壤微生物群落的物種結(jié)構(gòu)和功能過程對大氣CO2濃度升高的響應(yīng),為解析自然生態(tài)系統(tǒng)對氣候變化的響應(yīng)機(jī)制提供了參考。
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S812.2;X144

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 夏北成;土壤微生物群落中的無競爭多樣性[J];中山大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);1998年S2期

2 張瑞福,崔中利,李順鵬;土壤微生物群落結(jié)構(gòu)研究方法進(jìn)展[J];土壤;2004年05期

3 王光華;金劍;徐美娜;劉曉冰;;植物、土壤及土壤管理對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[J];生態(tài)學(xué)雜志;2006年05期

4 姚曉華;;土壤微生物群落多樣性研究方法及進(jìn)展[J];廣西農(nóng)業(yè)生物科學(xué);2008年S1期

5 龔明;王進(jìn);;甲胺磷影響下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的動態(tài)平衡[J];南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年03期

6 王方艷;王秋霞;顏冬冬;毛連綱;郭美霞;燕平梅;曹坳程;;二甲基二硫熏蒸對保護(hù)地連作土壤微生物群落的影響[J];中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報;2011年04期

7 劉國華;葉正芳;吳為中;;土壤微生物群落多樣性解析法:從培養(yǎng)到非培養(yǎng)[J];生態(tài)學(xué)報;2012年14期

8 烏蘭圖雅;趙建寧;李剛;紅梅;劉紅梅;王慧;楊殿林;;轉(zhuǎn)雙價基因抗蟲棉對土壤微生物群落多樣性的影響[J];生態(tài)學(xué)雜志;2012年10期

9 華建峰;林先貴;蔣倩;張華勇;陳茜;殷云龍;;砷礦區(qū)農(nóng)田土壤微生物群落碳源代謝多樣性[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報;2013年02期

10 白清云;土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的化學(xué)估價方法[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù);1997年06期

相關(guān)會議論文 前10條

1 余素林;湯岳琴;吳曉磊;;土壤微生物群落對原油以及生物強(qiáng)化處理的響應(yīng)[A];第五次全國土壤生物和生物化學(xué)學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2009年

2 劉波;林營志;張秋芳;;土壤微生物群落脂肪酸生物標(biāo)記分析方法的軟件設(shè)計與應(yīng)用[A];中國微生物學(xué)會《第二屆全國農(nóng)業(yè)微生物研究及產(chǎn)業(yè)化研討會》和《第十一屆全國殺蟲微生物學(xué)術(shù)研討會》暨《湖北省暨武漢市微生物學(xué)會和內(nèi)蒙古微生物學(xué)會2008年會》論文摘要[C];2008年

3 馬驛;陳杖榴;;恩諾沙星殘留對土壤微生物群落碳代謝多樣性的影響[A];中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會獸醫(yī)藥理毒理學(xué)分會第十次研討會論文摘要集[C];2009年

4 劉波;林營志;張秋芳;;外來生物對土壤微生物群落影響的脂肪酸生物標(biāo)記輔助分析軟件的研制[A];第二屆全國生物入侵學(xué)術(shù)研討會論文摘要集[C];2008年

5 楊倩;王先之;沈禹穎;南志標(biāo);;黃土高原保護(hù)性耕作下麥田土壤微生物群落功能多樣性特征[A];第八屆博士生學(xué)術(shù)年會論文摘要集[C];2010年

6 華建峰;林先貴;蔣倩;張華勇;殷云龍;;砷礦區(qū)農(nóng)田土壤微生物群落功能多樣性研究[A];面向未來的土壤科學(xué)（中冊）——中國土壤學(xué)會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C];2012年

7 任改弟;朱春梧;張華勇;朱建國;Tokida Takeshi;Hasegawa Toshihiro;賈仲君;;大氣CO_2濃度升高和土壤增溫影響日本稻田微生物群落結(jié)構(gòu)[A];面向未來的土壤科學(xué)（中冊）——中國土壤學(xué)會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C];2012年

8 馬驛;陳杖榴;;恩諾沙星對土壤微生物群落代謝功能多樣性的影響[A];微生物實(shí)用技術(shù)生態(tài)環(huán)境應(yīng)用學(xué)術(shù)研討會論文集[C];2008年

9 焦少俊;單正軍;葛峰;;四環(huán)素對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[A];中國毒理學(xué)會環(huán)境與生態(tài)毒理學(xué)專業(yè)委員會第二屆學(xué)術(shù)研討會暨中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與基準(zhǔn)專業(yè)委員會2011年學(xué)術(shù)研討會會議論文集[C];2011年

10 吳宇澄;張彩霞;王保戰(zhàn);林先貴;熊正琴;顏曉元;賈仲君;;長期施肥稻田土壤原核生物群落的高通量測序分析[A];面向未來的土壤科學(xué)（中冊）——中國土壤學(xué)會第十二次全國會員代表大會暨第九屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會論文集[C];2012年

相關(guān)重要報紙文章 前2條

1 華南農(nóng)大資環(huán)學(xué)院新肥料研究中心 劉可星　廖宗文;基于土壤生態(tài)調(diào)控的施肥防病新技術(shù)[N];農(nóng)資導(dǎo)報;2010年

2 周飛 吳建平;森林健康成長與灌草相依相隨[N];廣東科技報;2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 程飛;秦嶺火地塘林區(qū)主要森林類型微生物群落特征研究[D];西北農(nóng)林科技大學(xué);2015年

2 孫盛楠;草甸草原土壤微生物群落結(jié)構(gòu)與多樣性對增氮增雨的響應(yīng)[D];東北師范大學(xué);2015年

3 于洋;兩種農(nóng)藥對紅松混交林、人工純林土壤微生物群落功能多樣性的影響[D];東北林業(yè)大學(xué);2015年

4 王秀國;殺菌劑多菌靈高頻投入對土壤微生物群落的影響及其生物修復(fù)[D];浙江大學(xué);2009年

5 趙勇;應(yīng)用分子生物學(xué)技術(shù)解析不同處理狀況下土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的變化[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

6 劉根林;轉(zhuǎn)基因大豆對根際土壤微生物群落的影響及其多樣性指數(shù)的度量[D];南京大學(xué);2012年

7 Qaiser Hussain;土壤微生物群落結(jié)構(gòu)及動態(tài)隨水稻品種和生育期的變化及其農(nóng)田溫室氣體釋放意義[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2011年

8 王能飛;南北極近岸土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)分析[D];中國海洋大學(xué);2014年

9 韓雪梅;地上植物、地球化學(xué)元素及電池污染對土壤微生物群落特征的影響[D];山東大學(xué);2007年

10 林貴兵;丹參栽培土壤適宜性微生物群落結(jié)構(gòu)研究[D];成都中醫(yī)藥大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王月;三種外來菊科植物入侵對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的影響[D];河北科技師范學(xué)院;2015年

2 林黎;灘涂圍墾和土地利用對土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和氨氧化功能群影響的研究[D];復(fù)旦大學(xué);2011年

3 郭鵬鵬;兩種相同碳鏈長度的咪唑類離子液體對土壤微生物群落多樣性的影響[D];山東農(nóng)業(yè)大學(xué);2015年

4 孫鸝;紅壤地區(qū)三種母質(zhì)土壤長期熟化條件下的土壤微生物群落分析[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

5 王淼;黑龍江省東部林區(qū)耕作生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)研究[D];哈爾濱師范大學(xué);2015年

6 周小倩;黑龍江省不同經(jīng)度耕作生態(tài)系統(tǒng)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)研究[D];哈爾濱師范大學(xué);2016年

7 韓潼;不同恢復(fù)措施對高寒草甸土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響[D];蘭州大學(xué);2013年

8 鄭喬舒;一年生草原土壤微生物群落對大氣CO_2濃度升高的響應(yīng)[D];清華大學(xué);2015年

9 任海峰;小隴山國家級自然保護(hù)區(qū)土壤微生物群落特征及化學(xué)性質(zhì)研究[D];西北師范大學(xué);2012年

10 張盈;殺菌劑氟吡菌酰胺對土壤微生物群落多樣性的影響[D];湖南農(nóng)業(yè)大學(xué);2013年

本文編號：2743398