本文選題：高寒森林 + 溪流��； 參考：《四川農(nóng)業(yè)大學(xué)》2016年博士論文

【摘要】：高寒森林溪流凋落物分解過(guò)程中的微生物群落演變不僅是認(rèn)識(shí)溪流生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)等關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過(guò)程的重要內(nèi)容,而且對(duì)于了解高寒森林陸地與水體間的生態(tài)聯(lián)系具有重要意義,但缺乏必要關(guān)注�；凇笆苎┍缓蛢鋈谟绊�,高寒森林溪流季節(jié)性環(huán)境變化可深刻影響微生物群落結(jié)構(gòu),進(jìn)而調(diào)控凋落物分解及其相關(guān)的關(guān)鍵生態(tài)學(xué)過(guò)程”的科學(xué)假設(shè),本研究以年積雪達(dá)5-6個(gè)月的川西高寒森林溪流為平臺(tái),以區(qū)域內(nèi)冠層優(yōu)勢(shì)物種方枝柏(Sabina saltuaria)和四川紅杉(Larix mastersiana)、河岸優(yōu)勢(shì)植物康定柳(Salix paraplesia)和高山杜鵑(Rhododendron lapponicum)的凋落葉為研究對(duì)象,在雪被形成期、雪被覆蓋期、雪被消融期、生長(zhǎng)季前期和生長(zhǎng)季后期,研究了高寒森林、溪流、河流和河岸帶凋落葉分解過(guò)程中微生物的群落組成、豐度、及多樣性等結(jié)構(gòu)特征及其與凋落葉分解的相互關(guān)系,結(jié)合同步溫度動(dòng)態(tài)和水環(huán)境特征監(jiān)測(cè),分析凋落葉分解過(guò)程中微生物群落結(jié)構(gòu)的演變動(dòng)態(tài)。主要結(jié)果如下：1、高寒森林存在普遍的季節(jié)性凍融循環(huán),雪被的形成、覆蓋和消融及土壤的凍融過(guò)程都會(huì)直接改變水環(huán)境,深刻影響其中的微生物類(lèi)群。因此,盡管凋落葉在水環(huán)境中分解更快,但微生物豐度在時(shí)空差異性大且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)低的水環(huán)境中的豐度比在陸地森林中低。凋落葉的異質(zhì)性使得在同種生境中,不同凋落葉上微生物類(lèi)群豐度產(chǎn)生顯著性的差異,致使微生物豐度在基質(zhì)質(zhì)量較高的康定柳凋落葉中最高。但是,因?yàn)槭軞夂蚝铜h(huán)境因子的影響程度各不相同,甚至凋落葉異質(zhì)性的影響被削弱,因此某些凋落葉類(lèi)型對(duì)其微生物豐度并不產(chǎn)生顯著影響。同時(shí),本研究基于實(shí)時(shí)熒光定量PCR的研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)在相同環(huán)境同一物種凋落葉中,細(xì)菌豐度均遠(yuǎn)高于真菌豐度,并更容易受凋落物類(lèi)型及環(huán)境因子的深刻影響,充分說(shuō)明細(xì)菌在凋落物分解早期也具有一定的作用。2、對(duì)凋落葉中AAPB(好氧不產(chǎn)氧光合菌,Aerobic Anoxygenic Phototrophic Bacteria)豐度的研究結(jié)果顯示,AAPB在細(xì)菌類(lèi)群中的相對(duì)數(shù)量極低(AAPB pufM豐度／細(xì)菌16S rDNA豐度0.2%),在不同的生態(tài)環(huán)境中AAPB的豐度變化具有明顯的季節(jié)性動(dòng)態(tài)特征,在溫度較高的生長(zhǎng)季節(jié)豐度較高,而在溫度較低且凍融循環(huán)作用強(qiáng)烈的冬季豐度較低。本研究的三個(gè)水環(huán)境中,AAPB豐度均表現(xiàn)出與可溶性有機(jī)碳極顯著的正相關(guān)(P0.01)；不同的水環(huán)境中AAPB豐度與溫度的顯著相關(guān)性程度不同,溪流和河岸帶環(huán)境中與溫度呈極顯著正相關(guān)(P0.01),而河流環(huán)境中與溫度呈正相關(guān)性,但不顯著(P0.05)。凋落葉的異質(zhì)性與生態(tài)環(huán)境的異質(zhì)性是導(dǎo)致各凋落葉中的AAPB豐度變化及其對(duì)環(huán)境的響應(yīng)存在明顯差異的主要原因。3、隨著凋落葉的分解,不同生態(tài)環(huán)境的凋落葉中的微生物群落及其結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著的改變,且均表現(xiàn)出明顯的季節(jié)性特征。空間差異性大且營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)相對(duì)低的溪流和河流中凋落葉細(xì)菌多樣性指數(shù)比陸地森林凋落葉中的低,在各凋落葉之間變化特征相似,這說(shuō)明凋落葉分解過(guò)程中,細(xì)菌群落易受到環(huán)境異質(zhì)性的影響。河岸帶中各凋落葉細(xì)菌多樣性指數(shù)變化存在明顯差異,說(shuō)明河岸帶凋落葉異質(zhì)性加深了對(duì)其分解過(guò)程中細(xì)菌群落的影響。聚類(lèi)結(jié)果顯示季節(jié)性變化是影響水環(huán)境或者土壤中細(xì)菌群落的主要因素,而凋落葉中細(xì)菌結(jié)構(gòu)同時(shí)受到季節(jié)性變化和凋落葉物種差異的綜合作用。凋落葉兩年的分解過(guò)程中,主要的細(xì)菌類(lèi)群組成包括了戈登氏菌屬(Gordonia sp.)、紅球菌屬(Rhodococcus sp.)、地桿菌屬(Terrabacter sp.)、產(chǎn)堿菌屬(Alcaligenes sp.)、芽孢桿菌屬(Bacillus sp.)、分枝桿菌屬I(mǎi)(Mycobacterium sp.)、假單胞菌屬(Pseudomonas sp.)、鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas sp.)、糖絲菌屬(Saccharothrix sp.、鏈霉菌屬(Streptomyces sp.)、弗蘭克氏菌亞目(Frankineae)及伯克氏菌目(Burkholderiales)。溪流水環(huán)境及其凋落葉中,細(xì)菌類(lèi)群以紅球菌屬為主；河流水環(huán)境及其凋落葉中,細(xì)菌類(lèi)群相對(duì)單一,且紅球菌屬的優(yōu)勢(shì)地位更突出；河岸帶水環(huán)境及其凋落葉中,紅球菌屬細(xì)菌的比例迅速減少,而芽孢桿菌、假單胞菌及放線菌(actinomycetes)比例增加。森林林下土壤細(xì)菌類(lèi)群豐富,以芽孢桿菌為主。此外,凋落葉異質(zhì)性是影響細(xì)菌豐度和多樣性指數(shù)的主要原因之一,同時(shí)削弱了溫差帶來(lái)的影響,但是實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,季節(jié)性變化和環(huán)境異質(zhì)性可能才是影響凋落葉分解過(guò)程中細(xì)菌類(lèi)群的主要因素。4、高寒森林的季節(jié)性氣候、凍融作用、環(huán)境理化因子及凋落葉的異質(zhì)性對(duì)真菌群落結(jié)構(gòu)及其多樣性均具有更深刻的影響,在不同生境或者同一生境的不同凋落葉中真菌群落之間差異較大。真菌多樣性在水環(huán)境及其凋落葉中表現(xiàn)出相似的特征,主要是受水環(huán)境的相似性和真菌比細(xì)菌更耐低溫的物種特性影響；盡管凋落葉在水環(huán)境中分解更快,但水環(huán)境真菌多樣性指數(shù)更小,隨凋落葉分解過(guò)程的波動(dòng)性更大,這是由于水環(huán)境較森林環(huán)境具有更強(qiáng)烈的時(shí)空變化,直接導(dǎo)致凋落葉破碎及物質(zhì)的淋洗和流失。聚類(lèi)結(jié)果也表明,季節(jié)性變化是影響水環(huán)境或者土壤環(huán)境中真菌群落的主要因素,并且凋落葉真菌結(jié)構(gòu)同時(shí)受到季節(jié)性變化和凋落葉物種差異的綜合作用。凋落葉兩年的分解過(guò)程中,主要的真菌類(lèi)群組成包括了格孢菌屬(Pleosporales sp.)、曲菌屬(Aspergillus sp.)、根霉屬(Rhizopus sp.)、傘形霉屬(Umbelopsis sp.)、酵母菌(Hanseniaspora)、空?qǐng)F(tuán)菌屬(Cenococcum sp.)、腐質(zhì)霉屬(Humicola sp.)、黑團(tuán)殼屬(Massaria sp.)、枝孢屬(cladosporium sp.)及子囊菌門(mén)(Ascomycota)和接合菌門(mén)(Zygomycota)中的其它物種。溪流水環(huán)境及其凋落葉中,真菌類(lèi)群以曲霉屬和空?qǐng)F(tuán)菌屬為主,其中空?qǐng)F(tuán)菌屬在各個(gè)時(shí)期均占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位；河流水環(huán)境及其凋落葉中,曲霉屬、枝孢屬、黑團(tuán)殼屬真菌和子囊菌門(mén)的某類(lèi)真菌成為主要類(lèi)群,未檢測(cè)到格孢菌屬真菌。河岸帶環(huán)境及其凋落葉中的真菌類(lèi)群比溪流和河流環(huán)境中豐富,河岸帶水環(huán)境和凋落葉中的格孢菌屬真菌所占比例大幅增加,同時(shí)檢測(cè)到根霉屬和接合菌門(mén)真菌,其中,根霉屬在河岸帶凋落葉中占據(jù)一定的比例,且在某些時(shí)期成為優(yōu)勢(shì)類(lèi)群。森林土壤及其凋落葉的真菌類(lèi)群數(shù)量和種類(lèi)更加豐富,格孢菌屬、傘形霉屬和曲霉屬真菌在各個(gè)時(shí)期穩(wěn)定存在并占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,根霉屬真菌大幅減少,且只在生長(zhǎng)季節(jié)檢測(cè)到。實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明,凋落葉分解過(guò)程中其物種差異性對(duì)真菌類(lèi)群的影響更大。5、AAPB多樣性指數(shù)在溫度較高的生長(zhǎng)季節(jié)高,而在溫度較低且凍融循環(huán)作用強(qiáng)烈的冬季低,這一特征在溪流水環(huán)境中尤其明顯。AAPB類(lèi)群的多樣性受到可溶性有機(jī)碳的深刻影響,同時(shí)由于環(huán)境差異和凋落葉異質(zhì)性,凋落葉中的AAPB多樣性指數(shù)受不同環(huán)境因子的影響差異明顯。與細(xì)菌和真菌相似,聚類(lèi)結(jié)果也顯示了季節(jié)性變化是影響環(huán)境AAPB群落結(jié)構(gòu)的主要原因,并在溪流水壞境和森林土壤中更明顯,季節(jié)性變化和物種差異的綜合作用則是影響凋落葉AAPB群落結(jié)構(gòu)的主要原因。凋落葉兩年的分解過(guò)程中,主要的AAPB類(lèi)群組成包括了甲基桿菌屬(Methylobacterium sp.)、鞘脂單胞菌屬(Sphingomonas sp.)、伯克氏菌目(Burkholderiales)、赤桿菌屬(Erythrobacter sp.)、紅假單胞菌屬(Rhodopseudomonas sp.)、紅螺菌屬(Rhodospirillum sp.)、紅長(zhǎng)命菌屬(Rubrivivax sp.)、小紅卵菌屬(Rhodovulum sp.)、 Arctic spring bacterium sp.、微球菌屬(Microbacterium sp.)、玫瑰桿菌屬(Roseobacter sp.)和鹽紅螺旋菌屬(Halorhodospira sp.)的物種。溪流水環(huán)境及其凋落葉中以紅螺菌、紅長(zhǎng)命菌、紅假單胞菌及伯克氏菌目光合細(xì)菌為AAPB的主要類(lèi)群；河流環(huán)境及其凋落葉中,優(yōu)勢(shì)AAPB類(lèi)群發(fā)生改變,鞘脂單胞菌、紅假單胞菌和紅長(zhǎng)命菌成為主體；河岸帶環(huán)境及其凋落葉中,鞘脂單胞菌、紅假單胞菌和紅長(zhǎng)命菌依然是AAPB類(lèi)群的主體,鞘脂單胞菌比例更高。森林土壤及其凋落葉中的AAPB類(lèi)群以鞘脂單胞菌、紅假單胞菌和甲基桿菌為主。紅長(zhǎng)命菌在森林土壤中未檢出。6、凋落葉兩年的分解過(guò)程中,微生物對(duì)凋落葉的分解具有顯著的貢獻(xiàn)。溪流環(huán)境中,各凋落葉的殘留率與其中細(xì)菌豐度和真菌豐度均存在顯著或極顯著正相關(guān)(P0.05或P0.01)。河流水環(huán)境、河岸帶水環(huán)境和森林林下土壤環(huán)境中,凋落葉的殘留率與細(xì)菌或真菌豐度之間的顯著性正相關(guān)性減弱甚至不存在顯著相關(guān)；并且僅在溪流環(huán)境中,康定柳、高山杜鵑和四川紅杉凋落葉的殘留率與其AAPB豐度呈極顯著正相關(guān)(P0.01)。同樣,微生物多樣性與凋落葉殘留率的結(jié)果分析顯示溪流環(huán)境各凋落葉殘留率分別與凋落葉真菌及AAPB多樣性指數(shù)呈極顯著正相關(guān)(P0.01)。而河流水環(huán)境、河岸帶水和森林林下這種相關(guān)性明顯減小或不顯著。這些結(jié)果都充分說(shuō)明,溪流環(huán)境中微生物對(duì)凋落葉分解的影響比在其他環(huán)境中更深刻,也就表現(xiàn)出溪流環(huán)境中各凋落葉的分解均較在另外三個(gè)環(huán)境中更快。另一方面,基質(zhì)質(zhì)量的差異不僅影響微生物的豐度,同時(shí)也對(duì)凋落葉微生物多樣性產(chǎn)生不同的影響而促進(jìn)或抑制凋落葉分解。因此,基質(zhì)質(zhì)量高的康定柳凋落葉中,微生物豐度和多樣性均更高,其凋落葉的分解也更快�？傊�,川西高寒森林各異質(zhì)性的生態(tài)環(huán)境及其凋落葉中維持著豐富多樣的微生物群落。在凋落葉的分解過(guò)程中,季節(jié)性變化、凍融循環(huán)和土壤凍結(jié)、環(huán)境的差異及凋落葉的異質(zhì)性綜合作用于微生物的數(shù)量和群落結(jié)構(gòu),導(dǎo)致各微生物類(lèi)群的數(shù)量和結(jié)構(gòu)及其變化在同一生境的不同凋落葉之間,或不同生境的同種凋落葉之問(wèn),以及隨凋落葉分解進(jìn)程產(chǎn)生巨大的差異,最終在不同程度上作用于凋落葉的分解。研究所得結(jié)果為深入認(rèn)識(shí)高寒森林凋落物分解及其相關(guān)的物質(zhì)與能量過(guò)程提供了科學(xué)理論依據(jù)。
[Abstract]:Based on the results of real - time fluorescence quantitative PCR , it is found that there is a significant difference in microbial community composition , abundance and diversity in alpine forest land and water environment . The results of the study showed that the relative abundance of AAPapb in the bacterial population was very low ( the abundance / bacteria 16S rDNA abundance 0.2 % ) . In different ecological environments , the abundance of AAPapb had obvious seasonal dynamics . In the three water environments of the study , the abundance of AAPapb showed a significant positive correlation with soluble organic carbon ( P0.01 ) .
The results showed that the diversity index of litter leaves in the litter leaves was significantly different from that of terrestrial forest . The results showed that the seasonal change was the main factor affecting the bacterial community in the water environment or the soil .
In the river water environment and its litter leaf , the bacterial flora is relatively simple , and the dominant position of the genus Rhodococcusis more prominent .
In addition , the seasonal climate , freeze - thaw action , environmental physical and chemical factors and the heterogeneity of litter leaves have a more profound effect on the structure and diversity of fungi communities .
The results also show that seasonal variation is the main factor affecting water environment or fungal community in soil environment , and the main fungal group composition includes Pleosporales sp . , Aspergillus sp . , Cenococcum sp . , Humicola sp . , Massaria sp . , Cladosporium sp . and other species in Ascomycota and Zygomycota . In the stream water environment and its litter leaf , the fungus group mainly belongs to the genus Aspergillus and Ascomyum , where the genus Acomycota is dominant in all times ;

In the river environment and its litter leaf , the dominant A / B group changed , and the Pseudomonas , Rhodobacter sphaeroides and Rhodobacter sphaeroides became the main bodies ;
In the stream environment , the residual ratio of litter leaves was significantly correlated with the bacterial abundance and the abundance of fungi ( P0.05 or P0.01 ) . There was no significant correlation between the residual rate of litter and the abundance of bacteria or fungi in the river water environment , the river bank water environment and the forest forest soil environment .
In conclusion , the effects of microbial diversity and litter leaf residue on litter leaf decomposition were significantly higher than those in other three environments .
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：S714

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2 李林佳;青島市不同季節(jié)霧霾期與非霧霾期空氣微生物多樣性比較研究[D];青島理工大學(xué);2015年

3 楊桂麗;寧夏南部山區(qū)馬鈴薯連作栽培障礙及間作調(diào)節(jié)研究[D];寧夏大學(xué);2015年

4 張皓;養(yǎng)殖環(huán)境微生物群落的動(dòng)態(tài)變化及與水環(huán)境的互作[D];蘇州大學(xué);2015年

5 紀(jì)淑蓉;隔離降雨對(duì)米櫧天然林土壤呼吸及微生物群落的影響[D];福建師范大學(xué);2015年

6 羅錫梅;基于單堿基識(shí)別的qPCR微生物群落定量技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2015年

7 黃瓊;南昌市PM10和PM2.5中微生物群落的分布及其相關(guān)性分析[D];南昌大學(xué);2015年

8 馬麗;綠蛙蝌蚪消化道超微結(jié)構(gòu)及其微生物群落多樣性的研究[D];陜西師范大學(xué);2015年

9 胡海嘯;基于微生物群落特征的海岸帶生境診斷方法研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

10 范淼珍;改變微生物群落對(duì)典型農(nóng)田土壤作物生產(chǎn)力的影響[D];南京農(nóng)業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：2045282