【摘要】：草原是我國最大的陸地生態(tài)系統(tǒng),具有生產(chǎn)、生態(tài)服務(wù)以及游憩等多種功能。研究其生物群落的基本特征以及生態(tài)環(huán)境可以反映內(nèi)蒙古地區(qū)草原生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、類型和生態(tài)過程。目前內(nèi)蒙古草原退化嚴(yán)重,主要表現(xiàn)為:退化草地土壤有效養(yǎng)分含量降低,草原生物多樣性下降,草地牧草生長易受限制且品質(zhì)較差,畜牧業(yè)的可持續(xù)發(fā)展遭受嚴(yán)重威脅。施肥是一種快速恢復(fù)退化土壤肥力的措施,已經(jīng)被應(yīng)用于退化草原的恢復(fù)治理工作中。大量科學(xué)研究已經(jīng)基本證明制定合理的施肥措施可以促進(jìn)退化草原土壤和植被的恢復(fù)。同時(shí),不同草原類型、土壤條件、氣候條件的差異,造成不同地區(qū)退化草原對施肥的響應(yīng)表現(xiàn)出較大的不一致性。對降雨量較低的退化典型草原,能否依靠施肥快速提高草原生產(chǎn)力尚無定論。本試驗(yàn)研究退化典型草原對氮磷肥配施的響應(yīng)機(jī)制,為制定合理的草地恢復(fù)措施提供理論依據(jù)和技術(shù)指導(dǎo)。本試驗(yàn)在內(nèi)蒙古錫林浩特市典型草原區(qū)進(jìn)行。2014年6月,約50 ha自由放牧退化典型草原進(jìn)行了圍欄保護(hù)。然后在圍欄區(qū)劃定試驗(yàn)小區(qū)(每小區(qū)400 m~2),于同年7月初進(jìn)行第一次撒施肥料,之后每年6月施肥。試驗(yàn)采用完全隨機(jī)設(shè)計(jì),設(shè)置5個(gè)施肥處理:(1)不施肥0(Control即CK);(2)施磷肥,60 kg P/ha(P);(3)施氮肥,100 kg N/ha(N);(4)氮磷配施60 kg P/ha+100 kg N/ha(P+N);(5)有機(jī)肥,4000 kg羊糞/ha~1(M,相當(dāng)于16.4 kg P/ha和81.2 kg N/ha)。每個(gè)處理重復(fù)3次。無機(jī)磷肥為過磷酸鈣(14%P),氮肥為尿素(46%N),羊肥收集自牧民養(yǎng)殖場并進(jìn)行了腐熟、過篩。本試驗(yàn)于2016年(施肥第三年),分析測定了1)不同生長月份植物地上生物量、土壤理化性質(zhì)及土壤微生物量碳氮含量;2)7月份土壤細(xì)菌16S與真菌18S測序;3)土壤細(xì)菌與真菌群落多樣性和豐度;4)叢枝菌根真菌(AMF)的多樣性;5)各理化指標(biāo)與細(xì)菌和真菌菌群的相關(guān)性。得出的主要研究結(jié)果如下:1.經(jīng)三年的施肥處理后,退化典型草原植被組成相對穩(wěn)定,主要物種地上生物量對施肥的響應(yīng)不敏感。其中,克氏針茅比例基本維持在60%以上,其他類型植物占比較小。2.退化草原連續(xù)三年施肥后,0-10 cm或10-20 cm土壤全氮(TN)、有機(jī)碳(TC)、全磷(TP)、土壤堿解氮(AN)含量及pH均未發(fā)生顯著變化。施加磷肥可顯著提高土壤速效磷含量。天然草地采取表面撒施,肥料向土壤下層移動速度慢,加上干旱土壤環(huán)境對速效養(yǎng)分的固定作用,使得除了土壤速效磷之外的土壤養(yǎng)分對三年施肥的響應(yīng)整體不顯著。3.對樣本優(yōu)化信息統(tǒng)計(jì)得土壤包含1,120,431條細(xì)菌序列,1,129,387條真菌序列。對序列抽平后按97%的相似性聚類得細(xì)菌OTU數(shù)3907,真菌OTU數(shù)453。4.細(xì)菌與真菌序列經(jīng)Beta多樣性比較得到樣本距離矩陣,再進(jìn)行聚類分析。結(jié)果,0-10 cm和10-20 cm有機(jī)肥處理的細(xì)菌群落與其他處理明顯分為兩組;0-10cm磷肥處理的真菌群落聚為一組,其他處理聚為一組,而10-20 cm有機(jī)肥處理的真菌群落結(jié)構(gòu)聚為一組,其它處理聚為一組。另外,細(xì)菌不同處理間群落差異大于真菌群落。整體上,施磷肥、有機(jī)肥使細(xì)菌與真菌的群落結(jié)構(gòu)發(fā)生顯著變化。5.在門水平上,施肥對部分土壤細(xì)菌與真菌的組成及豐度產(chǎn)生了顯著影響,尤其是施用有機(jī)肥。所有處理的細(xì)菌門水平優(yōu)勢組成是Actinobacteria、Proteobacteria、Acidobacteria和Chloroflexi,占細(xì)菌總量的84.63%;真菌優(yōu)勢組成是Ascomycota(71.26%)和Basidiomycota(13.50%),占真菌總量的84.76%。0-10 cm,施用有機(jī)肥減少了土壤中細(xì)菌Nitrospirae(1.11%)的豐度,顯著增加了細(xì)菌Proteobacteria(19.54%)及真菌Ciliophora(1.83%)的豐度。10-20 cm,施用有機(jī)肥顯著增加了細(xì)菌Chloroflexi(7.55%)的豐度。磷和氮磷配施較未施肥處理顯著增加了真菌Chytridiomycota(1.01%)的豐度,而氮肥和有機(jī)肥處理的豐度則沒有發(fā)生顯著改變。其它細(xì)菌或真菌豐度在門水平上均未發(fā)生顯著變化。6.采用RDP classifier貝葉斯算法對97%相似水平的OTU代表序列進(jìn)行分類學(xué)分析,通過與真菌數(shù)據(jù)庫UNITE(置信度閾值0.7)比對得到每個(gè)OTU對應(yīng)的物種分類信息,獲得7個(gè)叢枝菌根真菌(AMF)序列。之后通過GenBank數(shù)據(jù)庫得到各自登錄號進(jìn)行親緣聚類分析。其中,序列MF 693140與隱形球囊霉屬Paraglomus occultum聚在一起,MF693141與Ambispora fennica聚在一起,MF693144與盾巨孢囊霉Scutellospora species聚在一起,MF693143和MF693138與Rhizophagus species聚在一起,MF693139與多孢囊霉菌Diversispora species聚在一起,而MF693142與幼球球囊霉屬Claroideglomus species聚在一起。對7條序列在不同樣本的豐度進(jìn)行方差分析發(fā)現(xiàn),MF693138序列在磷肥處理豐度最高,且顯著高于其它處理,而其它序列豐度在不同施肥處理間均無顯著差異。7.對3種草地植物(糙隱子草,Cleistogenes squarrosa;克氏針茅,Stipa krylovii;羊草,Leymus chinensis)根系侵染AMF的分析結(jié)果表明,施肥對侵染率(F%)、菌根侵染強(qiáng)度(M%)和根系叢枝率(A%)產(chǎn)生顯著影響,但整體沒有呈現(xiàn)有規(guī)律的變化趨勢。8.對門水平豐度前50的細(xì)菌與真菌群落與8個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行了相關(guān)性分析。結(jié)果表明,0-10 cm土壤pH對群落分布影響較大且不同與其它因子,其與細(xì)菌群落多呈顯著正相關(guān)(其中有3種達(dá)到顯著水平,P0.01),與真菌群落多呈負(fù)相關(guān)。綜合分析認(rèn)為,土壤理化因子對土壤微生物群落的分布將產(chǎn)生顯著影響。經(jīng)長期施肥后,草地土壤理化性質(zhì)發(fā)生變化,可能通過改變土壤微生物結(jié)構(gòu),影響草地植物群落。
【圖文】：

第 3 章 材料與方法第 3 章 材料與方法驗(yàn)區(qū)概況試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古錫林浩特市以南的錫林河水庫附近，地理坐標(biāo)：北671′，，東經(jīng) 116°10.162′，海拔 1290 m，屬溫帶大陸性半干旱氣候，過去年平均氣溫 1.7 ℃。年降水量 350 mm，近三年的降雨量如圖 1 所示（圖 3降雨變化率較大。

22圖 4.1 連續(xù)施肥對 0-10 cm 與 10-20 cm 土壤微生物量碳氮的影響Figure 4.1 Effects of continuous fertilization on microbial biomass C and microbial biomass N at0-10 and 10-20 cm soil layers4.4 微生物多樣性及結(jié)構(gòu)對施肥的響應(yīng)本研究中，利用高通量測序手段對土壤細(xì)菌和真菌進(jìn)行了分析。30 個(gè)樣品得到 1,120,431 條細(xì)菌序列和 1,129,387 條真菌序列。對序列抽平后按 97%的相似性聚類得細(xì)菌 OTU 數(shù) 3907，真菌 OTU 數(shù) 453�；� OTU 水平，針對物種豐富度指數(shù) Ace and Chao，多樣性指數(shù)進(jìn)行進(jìn)一步分析得到表 3。多樣性指數(shù)表中，細(xì)菌的物種覆蓋度 coverage 指數(shù)均在 0.97，真菌的 coverage 指數(shù)達(dá) 0.99，表明測序的深度足以準(zhǔn)確表征樣品中的細(xì)菌和真菌群落（表 4.4）。整體上，細(xì)菌 ace 和 chao 均超過 2400，為真菌豐富度指數(shù)的 10 倍左右。 0-10cm 和 10-20 cm，細(xì)菌與真菌的豐富度指數(shù)均沒有顯著變化，但 0-10 cm 的細(xì)菌與真菌的豐富度指數(shù)高于 10-20 cm 的指數(shù)。細(xì)菌多樣性指數(shù) Shannon 的變化范圍是
【學(xué)位授予單位】：西南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S812.2

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