IB-CAS  > 植被与环境变化国家重点实验室
内蒙古草原土壤微生物多样性对割草、施肥以及降水增加的响应
Alternative TitleResponses of soil microbial diversity to mowing, fertilization and increased precipitation in a steppe of Inner Mongolia
毕捷
Subtype博士
Thesis Advisor马克平 ; 梁宇
2011
Degree Grantor中国科学院植物研究所
Keyword割草 施氮 施磷 增雨 温带典型草原 土壤微生物 磷脂脂肪酸 碳源利用能力
Abstract近年来,人类活动增加导致的温室气体的排放,土地利用方式的改变,局域地区降水格局的变化和氮沉降的增加对整个生态系统都产生了重大而深远的影响。而全球变化背景下土壤微生物群落多样性的变化趋势,以及微生物变化所引起的相关生态系统功能的改变,是目前全球变化研究的热点问题之一。本论文的研究以内蒙古多伦十三里滩全球变化多因子实验基地为平台,研究割草、施肥、增雨对内蒙古温带典型草原土壤微生物群落结构和碳源利用功能的影响。本研究采用磷脂脂肪酸(PLFA)图谱分析和BIOLOG 方法分别对土壤微生物群落多样性和碳源利用能力(即功能多样性)进行分析,以期揭示土壤微生物群落结构和功能对割草、施肥、增雨等全球变化因子的响应模式,为在全球变化背景下预测和评估草原生态系统微生物群落的变化趋势,以及在生产活动中更合理地对草原进行可持续利用提供理论依据。 研究结果表明:施氮和增雨对土壤微生物群落组成和碳源利用能力有显著的影响。增雨降低了微生物群落结构多样性,提高了微生物群落碳源利用多样性。在2006 年,增雨提高了真菌类群和丛枝菌根真菌的相对含量,在2007 年,施氮提高了细菌类群和革兰氏阳性菌的相对含量。相对于真菌类群而言,微生物群落中的细菌类群对施氮更加敏感,在降水较多的2007 年尤为如此。施氮和增雨对微生物群落碳源利用方式有双向正交互效应,这说明,只有在氮和水分都得到改善的情况下,微生物才倾向于在碳源利用方面有正响应;施氮对微生物碳源利用氮敏感性的影响逐年增加,存在累积效应,增雨对微生物氮敏感性的影响力也存在累积效应。施氮和增雨引起的土壤环境因子和植物群落变化都能在一定程度上解释土壤微生物群落的结构和生理功能的变化。由于微生物碳源代谢潜能和碳源利用丰富度与施氮增雨处理下的禾草类盖度和多度正相关,增雨和施氮很可能通过促进禾草类植物的生长来间接提高微生物碳源利用能力。 施磷降低了微生物群落组成多样性,施氮和施磷对细菌类群和革兰氏阳性菌的相对含量有交互作用。在2006 年,施氮对丛枝菌根真菌和原生动物类群有显著影响;在2007 年,施氮对细菌类群和革兰氏阴性菌有显著影响,施磷对细菌类群和革兰氏阳性菌有显著影响。施氮提高了施氮和施磷对微生物群落组成和微生物碳源利用潜力有交互作用。其中,施氮和施磷对微生物群落对胺类、氨基酸、有机酸、多聚物和酚类物质的利用有双向正交互效应。施氮和施磷引起的土壤理化因子如土壤含水量、可溶性无机氮和土壤pH 值能够部分解释微生物群落碳源利用方式的变化,杂草的盖度也与微生物群落碳源利用方式相关,其中土壤含水量与土壤微生物群落组成变化有显著相关性,杂草、豆科和禾草类植物的多度和盖度能部分解释微生物群落组成的变化。 割草处理降低了微生物群落多样性,提高了细菌类群和革兰氏阳性菌的相对含量;施氮降低了真菌类群和丛枝菌根真菌的相对含量,以及真菌/细菌类群比例(F/B)和革兰氏阴性菌/阳性菌比例(GN/GP)。割草处理降低了微生物群落组成多样性,但同时微生物的碳源利用多样性却没有受到割草处理的影响,这暗示着微生物群落生理功能对割草有很强的适应性,微生物不同的群落组成可能提供相似的碳源利用功能。 春季增雨和夏季增雨都降低了微生物群落多样性,春季和夏季增雨处理下真菌类群的相对比例以及真菌/细菌类群比例(F/B)均显著增加,并且真菌类群对春季增雨的响应比夏季增雨更为敏感。 总之,氮、磷、水分是中国北方草地生态系统的重要限制性因子,本论文的研究结果显示:真菌和细菌类群对割草、施氮、施磷、增加降水等环境因子变化响应有不同的敏感性,表明微生物群落组成和结构会对未来氮沉降和降水格局改变等全球变化产生响应,并可能进一步影响很多相关的生态学过程。这些的结果有助于我们更好地理解生态系统,尤其是地下生态学过程对全球变化的响应机制,并且为在未来全球变化条件下,更好地进行草原管理和利用提供理论依据。
Pages119
Language中文
Document Type学位论文
Identifierhttp://ir.ibcas.ac.cn/handle/2S10CLM1/11889
Collection植被与环境变化国家重点实验室
Affiliation中国科学院植物研究所
First Author AffilicationInstitute Of Botany,The Chinese Academy Of Cciences
Recommended Citation
GB/T 7714
毕捷. 内蒙古草原土壤微生物多样性对割草、施肥以及降水增加的响应[D]. 中国科学院植物研究所,2011.
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