發(fā)布時(shí)間：2017-11-27 15:32

  本文關(guān)鍵詞：模擬動(dòng)物采食對(duì)草地土壤微生物群落特征的作用及其機(jī)制

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【摘要】：土壤微生物(soil microbes)對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)、有機(jī)質(zhì)周轉(zhuǎn)和土壤物理結(jié)構(gòu)的保持等具有重要意義。隨著分子生物技術(shù)的發(fā)展,草食動(dòng)物與土壤微生物的關(guān)系的研究逐漸成為草地生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)。本研究以土壤細(xì)菌(bacteria)和真菌(fungi)為研究對(duì)象,通過刈割(clipping)處理和不同植物功能群(plant functional groups)處理模擬動(dòng)物采食,探討放牧動(dòng)物采食對(duì)草地土壤微生物群落特征的影響。同時(shí),結(jié)合處理帶來的植物群落特征和土壤理化性質(zhì)的變化,闡釋放牧動(dòng)物采食對(duì)土壤細(xì)菌、真菌群落的作用規(guī)律及其機(jī)制,為進(jìn)一步理解草地生態(tài)系統(tǒng)的地上和地下多營(yíng)養(yǎng)級(jí)關(guān)系的相互作用提供理論依據(jù)。本研究選擇松嫩草地上優(yōu)勢(shì)種植物羊草(Leymus chinensis)和其常見伴生種全葉馬蘭(Kalimeris intergrifolia)為實(shí)驗(yàn)材料,連續(xù)兩年在松嫩草地生態(tài)研究站進(jìn)行兩個(gè)獨(dú)立的單因素的控制實(shí)驗(yàn),分別設(shè)置不同植物功能群組成處理和對(duì)不同植物功能群的刈割處理。本研究采取Hi Seq 2500高通量測(cè)序法和實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)分析了影響土壤微生物群落多樣性、組成和生物量變化規(guī)律及其影響因子,獲得的主要結(jié)果和結(jié)論如下:(1)在植物功能群處理與刈割處理中,土壤細(xì)菌起到主導(dǎo)作用,真菌處于相對(duì)劣勢(shì)地位,其真細(xì)菌比分別為1.73×10-6±1.64×10-6和2.58×10-5±2.37×10-5。方差分析顯示,細(xì)菌生物量在不同刈割處理中具有顯著差異。不刈割處理中每克干土土壤細(xì)菌基因拷貝數(shù)達(dá)1.37×109±1.47×109,顯著高于刈割禾本科植物和刈割雜類草處理�；貧w分析結(jié)果表明,刈割處理后土壤有機(jī)碳的不同是引起這種變化的關(guān)鍵因素。(2)植物功能群的改變使得土壤細(xì)菌香農(nóng)維納指數(shù)和均勻度指數(shù)都發(fā)生顯著變化。雜類草的香農(nóng)維納指數(shù)和均勻度指數(shù)約為混合型和禾本科植物的60%。經(jīng)過回歸分析發(fā)現(xiàn),雜類草群落土壤含水量更高,這是引起細(xì)菌多樣性降低的重要原因。(3)植物功能群變化顯著地改變了土壤細(xì)菌群落組成。冗余分析(RDA)的結(jié)果說明,土壤細(xì)菌群落組成的驅(qū)動(dòng)因子是植物群落的總根冠比。禾本科植物總根冠比顯著高于雜類草,這是導(dǎo)致土壤細(xì)菌群落中的芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)和泉古菌門(Crenarchaeota)的相對(duì)豐度(relative abundance)在禾本科群落中高于雜類草的原因。(4)刈割處理改變了土壤細(xì)菌中個(gè)別類群的相對(duì)豐度。植物功能群處理和刈割處理使得土壤真菌中個(gè)別類群的相對(duì)豐度發(fā)生變化。刈割作用通過降低土壤有機(jī)碳含量而抑制了土壤細(xì)菌群落中厚壁菌門(Firmcutes)的相對(duì)豐度,通過升高土壤總氮而促進(jìn)了芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)的相對(duì)豐度。相比于雜類草,禾本科植物有著更高的總密度和更大的地下生物量,它們分別促進(jìn)了球囊菌門(Glomeromycota)和芽枝霉菌門(Blastocladiomycota)的相對(duì)豐度。刈割雜類草通過提高植物總根冠比使得未明確命名的序列1(Un--s-Fungi sp)的相對(duì)豐度增加。綜上所述,動(dòng)物采食引起的植物功能群變化顯著影響了土壤細(xì)菌多樣性,動(dòng)物采食植物地上部分使得土壤細(xì)菌生物量發(fā)生變化,并且以上變化都是通過土壤理化性質(zhì)的改變實(shí)現(xiàn)的。動(dòng)物采食引起的植物功能群改變直接影響了土壤細(xì)菌組成和土壤真菌的個(gè)別類群。動(dòng)物采食植物地上部分僅能改變土壤細(xì)菌和真菌群落個(gè)別類群,且細(xì)菌類群的變化和土壤養(yǎng)分有關(guān),而真菌類群的變化與植物總根冠比有關(guān)。通過對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落特征的綜合分析發(fā)現(xiàn),土壤細(xì)菌群落對(duì)于草食動(dòng)物采食作用響應(yīng)更加敏感,而真菌群落雖然處于劣勢(shì)地位,但其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、抗干擾能力更強(qiáng)。植物群落及其引起的土壤理化性質(zhì)的變化是鏈接動(dòng)物采食作用和土壤微生物群落的關(guān)鍵路徑。本研究為更好地理解草地生態(tài)系統(tǒng)中地上地下多營(yíng)養(yǎng)級(jí)的復(fù)雜關(guān)系提供了實(shí)驗(yàn)支持,這對(duì)于全面地理解放牧在草地生態(tài)系統(tǒng)中的重要地位具有重要意義。
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S812.2

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

2 AnnC．Kennedy,VirginiaL．Gevoin,蔡洪濤;土壤微生物多樣性　現(xiàn)在及將來的研究[J];青海草業(yè);1998年02期

3 鄭宇,李sト，

本文編號(hào)：1232348