【摘要】：土壤微生物作為主要的分解者,是陸地生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,在地球化學(xué)物質(zhì)循環(huán)和維持生態(tài)系統(tǒng)功能等方面發(fā)揮著極大的作用。微生物能夠快速響應(yīng)土壤、植被以及氣候等引起的環(huán)境變化,較早的指示生態(tài)系統(tǒng)功能的變化。分子生物學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展,為人們深入認(rèn)識(shí)微生物提供了技術(shù)保障。青海三江源地處青藏高原腹地,被譽(yù)為“中華水塔”,其特殊的地理位置和生態(tài)環(huán)境孕育了極其豐富的物種資源。高寒草甸是青藏高原高寒生態(tài)系統(tǒng)中特有的植被類型,多分布在海拔3000米以上,在三江源地區(qū)廣泛分布。由于全球氣候變化以及人類活動(dòng)的影響,高寒草甸植被正在發(fā)生退化、演替現(xiàn)象,對(duì)該地區(qū)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生了很大影響。研究三江源地區(qū)高寒草甸不同海拔土壤微生物的分布格局,對(duì)深入認(rèn)識(shí)該地區(qū)的土壤微生物地理區(qū)系和預(yù)測(cè)全球環(huán)境變化的影響及其響應(yīng)具有重要意義。本論文主要利用宏基因組學(xué)技術(shù)和常規(guī)的微生物檢測(cè)技術(shù),研究了三江源自然保護(hù)區(qū)高寒草甸土壤微生物沿海拔(3220—4790m)的分布格局,并分析了影響土壤微生物分布的形成機(jī)制,進(jìn)一步探討了高寒草甸演替過(guò)程中對(duì)土壤微生物的影響。主要研究結(jié)論如下:(1)利用Illumina高通量測(cè)序技術(shù)研究了6個(gè)不同海拔樣地(3220—4790m)的土壤微生物群落結(jié)構(gòu),并分析了影響土壤微生物分布的主要環(huán)境因子。結(jié)果表明:不同海拔的土壤微生物優(yōu)勢(shì)菌門均為變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)和放線菌門(Actinobacteria),其相對(duì)豐度之和大于70%,是高寒草甸土壤的重要微生物菌群。DCA和差異性統(tǒng)計(jì)分析表明,高寒草甸不同海拔土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)差異顯著(P0.05),不同門類的相對(duì)豐度沿海拔的變化趨勢(shì)不同;微生物多樣性指數(shù)表明,6個(gè)海拔樣地土壤微生物豐富度指數(shù)在3784.92±537.45到4193.00±434.00之間,Shannon指數(shù)在7.37±0.19到7.53±0.14之間,Simpson指數(shù)在608.10±143.45到801.12±104.12之間。各指數(shù)沿海拔梯度的變化規(guī)律不明顯;Mantel test等分析表明土壤pH是影響土壤微生物海拔分布的主要環(huán)境因子。此外,土壤濕度、有機(jī)碳和有效氮對(duì)微生物也有重要影響作用。(2)放線菌是環(huán)境微生物中的重要類群,研究土壤放線菌的群落結(jié)構(gòu)和分布,對(duì)保護(hù)放線菌資源有重要意義。通過(guò)研究土壤放線菌的多樣性,結(jié)果共檢測(cè)到5057個(gè)放線菌OTUs,分屬于230屬,52科,9目,5亞綱。土壤放線菌群落的DCA分布和差異性統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果表明,不同海拔的放線菌群落結(jié)構(gòu)差異顯著(P0.01),而各海拔中放線菌亞綱(Actinobacteridae)和紅色桿菌亞綱(Rubrobacteridae)的相對(duì)豐度之和均大于80%,是明顯的優(yōu)勢(shì)類群。在6個(gè)海拔樣地中,土壤放線菌OTUs的數(shù)量在447.23±52.83到675.00±114.69之間,Shannon指數(shù)在5.35±0.15到5.78±0.11之間,放線菌的豐富度指數(shù)和Shannon多樣性指數(shù)均隨海拔的升高顯著(P0.01)下降。Mantel test分析結(jié)果表明,土壤溫度、濕度以及土壤有機(jī)碳、氮與土壤放線菌的群落結(jié)構(gòu)具有顯著(P0.05)的相關(guān)性,是影響土壤放線菌分布的重要因素。(3)通過(guò)利用高通量測(cè)序技術(shù)、Biolog碳源平板技術(shù)以及Geochip4.0技術(shù),分析了高寒草甸演替成高寒草原化草甸后土壤微生物群落的變化,并從功能基因水平上探討了演替引起的生態(tài)功能變化。結(jié)果表明,高寒草甸與高寒草原化草甸的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)顯著差異,且高寒草原化草甸的微生物多樣性顯著高于高寒草甸。分子生態(tài)網(wǎng)絡(luò)分析發(fā)現(xiàn)高寒草原化草甸比高寒草甸的生態(tài)網(wǎng)絡(luò)更加復(fù)雜,表明草甸演替會(huì)改變微生物的群落結(jié)構(gòu)以及微生物之間的相互關(guān)系。微生物功能基因和微生物Biolog碳源平板分析表明,高寒草原化草甸的微生物可能會(huì)降解和利用更多的土壤有機(jī)碳。隨著演替的發(fā)生,存儲(chǔ)在土壤中的碳將會(huì)被釋放,導(dǎo)致土壤碳儲(chǔ)量減少。利用Mantel、CCA和VPA分析環(huán)境因子對(duì)土壤微生物的影響,結(jié)果表明植物、土壤有機(jī)碳以及土壤磷是影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的重要環(huán)境因子。
[Abstract]:Soil microorganism, as the main micro-organism, is an important part of terrestrial ecosystem. It plays a very important role in geochemical material circulation and maintaining ecosystem function and so on. Microorganisms can rapidly respond to environmental changes caused by soil, vegetation and climate, indicating changes in ecosystem function earlier. The rapid development of molecular biology technology provides technical guarantee for people to understand microorganism deeply. The Sanjiang yuan of Qinghai is located in the hinterland of the Qinghai-Tibet Plateau, and is praised as the 鈥淶honghua Water Tower鈥，

本文編號(hào)：2301750