本文關(guān)鍵詞： 土壤微生物 群落生態(tài)學(xué) 物種多樣性 譜系結(jié)構(gòu) 競(jìng)爭(zhēng)排斥 施肥 遮陰 高寒草甸 青藏高原　出處：《蘭州大學(xué)》2015年博士論文　論文類(lèi)型：學(xué)位論文

【摘要】：地球生命的維持離不開(kāi)光及土壤礦質(zhì)元素等資源,充分理解這些資源的有效性變化對(duì)生物群落的影響規(guī)律及調(diào)控機(jī)制,將有助于我們準(zhǔn)確預(yù)測(cè)生物群落及生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)性的變化。叢枝菌根(arbuscular mycorrhiza, AM)真菌是一類(lèi)分布極其廣泛的植物根系共生微生物,它們通過(guò)與絕大多數(shù)陸生植物形成基于碳(C)、氮(N)、磷(P)物質(zhì)交換的互惠共生體,驅(qū)使和影響了植物群落組成、營(yíng)養(yǎng)循環(huán)、生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力和穩(wěn)定性等許多生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程,是地上地下生態(tài)系統(tǒng)相互聯(lián)系的重要節(jié)點(diǎn)。光強(qiáng)及土壤N、P肥力的變化能顯著改變植物群落及植物-AM真菌的共生關(guān)系,但AM真菌群落是如何響應(yīng)這些資源的變化?與植物群落的響應(yīng)有何異同?是什么生態(tài)學(xué)過(guò)程驅(qū)動(dòng)了這兩種共生群落的變化?這些問(wèn)題迄今為止仍未得到科學(xué)的回答。為了回答上述問(wèn)題,本研究通過(guò)在青藏高原高寒草甸生態(tài)系統(tǒng)中設(shè)立長(zhǎng)期遮陰及施肥處理樣地,系統(tǒng)研究了光及土壤N、P有效性的變化對(duì)植物及AM真菌群落的影響規(guī)律,并通過(guò)群落譜系分析技術(shù)揭示了驅(qū)動(dòng)兩種群落變化的主要生態(tài)學(xué)過(guò)程。主要研究結(jié)果如下：(1)通過(guò)對(duì)連續(xù)4年遮陰(降低約70%的光強(qiáng))及施肥[45 g(NH4)2HP04 m-2 yr-1]交互處理(對(duì)照、遮陰、施肥以及遮陰+施肥)樣地中植物及根內(nèi)AM真菌群落的研究,結(jié)果表明：與對(duì)照相比,三種實(shí)驗(yàn)處理造成植物的物種豐富度下降約54-70%,但只有遮陰+施肥處理顯著降低根系中AM真菌的物種豐富度(下降約45%)及AM侵染率(下降約73%)。所有實(shí)驗(yàn)處理均顯著改變了植物及AM真菌群落的物種及譜系組成,但遮陰及施肥對(duì)AM真菌群落的影響主要是通過(guò)植物物種豐富度及生物量的變化間接引起的。對(duì)照樣地中植物群落的譜系結(jié)構(gòu)為譜系隨機(jī),但在其它三種處理中譜系結(jié)構(gòu)則變?yōu)樽V系發(fā)散,這說(shuō)明隨著光強(qiáng)的降低和／或土壤肥力的增加,決定植物群落的主要生態(tài)過(guò)程從隨機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)楦?jìng)爭(zhēng)排斥；然而,對(duì)照和遮陰樣地中AM真菌群落的譜系結(jié)構(gòu)均為譜系聚集,但在施肥和遮陰+施肥樣地中則為譜系隨機(jī),這說(shuō)明隨土壤肥力的增加,決定AM真菌群落的主要生態(tài)過(guò)程從環(huán)境過(guò)濾轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)過(guò)程。植物及AM真菌群落的多數(shù)指標(biāo)均與光、N、P有效性顯著相關(guān),但相對(duì)來(lái)說(shuō),植物群落主要受光有效性的影響,而AM真菌群落則主要受土壤N、P有效性的影響。(2)通過(guò)對(duì)連續(xù)8年梯度施肥[0、30、60、90和120 g (NH4)2HPO4 m-2 yr-1,分別稱(chēng)為F0、F30、F60、F90和F120]樣地中植物及土壤AM真菌群落研究,結(jié)果表明：隨施肥濃度的上升,植物的平均物種豐富度從27.6下降至4.4,垂穗披堿草的相對(duì)豐度從9.4%上升至71%,同時(shí),土壤速效N和速效P則逐漸上升。從土壤中共鑒定出37種AM真菌分子種,其中17種屬于Glomus屬。施肥處理顯著降低AM真菌的物種豐富度,尤其是最高濃度的施肥處理(F120)造成Glomus屬的物種豐富度下降約66%,但施肥卻顯著增加AM真菌屬水平的豐富度。隨施肥濃度的上升,Glomus屬的相對(duì)豐度從81%下降至14%,相反,Diversispora屬的相對(duì)豐度則從5%上升至43%。AM真菌群落的物種及譜系組成均受施肥處理的顯著影響,且均與土壤速效P以及垂穗披堿草的優(yōu)勢(shì)度有極顯著的相關(guān)性(P0.001)。AM真菌群落的譜系結(jié)構(gòu)在未施肥樣地中為譜系聚集,在低濃度施肥樣地(F30)中為譜系隨機(jī),在高濃度施肥樣地(F60、F90和F120)中則為譜系發(fā)散,這說(shuō)明隨土壤N、P有效性的增加,決定AM真菌群落的主要生態(tài)過(guò)程從環(huán)境過(guò)濾轉(zhuǎn)變?yōu)殡S機(jī)過(guò)程最后轉(zhuǎn)變?yōu)楦?jìng)爭(zhēng)排斥。上述研究結(jié)果表明,地上及地下資源有效性對(duì)植物和AM真菌群落均有重要的調(diào)控作用,降低光有效性以及增加土壤N、P有效性會(huì)造成植物和AM真菌共生程度的下降、群落結(jié)構(gòu)的改變以及物種多樣性的喪失,進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。此外,本研究結(jié)果還表明,雖然調(diào)控植物和AM真菌群落構(gòu)建的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過(guò)程各異,但由低光和/或高土壤N、P肥力引起的兩種群落變化均與越來(lái)越強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)排斥過(guò)程相關(guān)聯(lián)。本研究不僅揭示了資源有效性對(duì)兩種共生群落的影響規(guī)律及調(diào)控機(jī)制,同時(shí)也為我們科學(xué)評(píng)估和預(yù)測(cè)施肥、營(yíng)養(yǎng)沉積、霧霾等人類(lèi)活動(dòng)及全球變化的生態(tài)影響提供了理論依據(jù)。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：Q948;Q938

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

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本文編號(hào)：1476247