神农架国家公园森林土壤真菌的海拔分布格局和形成机制

发布时间：2020-11-12 16:03

　　 土壤微生物是陆地生态系统的分解者,土壤真菌作为其中重要的类群,不仅是生物地球化学循环和能量流动过程中必不可少的推动者,也是气候和环境变化的重要指示者,因此,认知土壤真菌的生物地理分布格局及其形成机制是至关重要的。由于技术上的限制,土壤真菌一直没有得到广泛而深入的研究。近年来,随着宏基因组学技术的快速发展,学者们开始逐步深入探索土壤真菌的多样性机制,发现其具有一定的空间分布格局,为揭示生态系统功能变化的机制提供了理论和实践指导意义。神农架国家公园位于湖北省西北部林区,孕育着十分丰富的生物资源,具有典型的海拔梯度特征,为研究生物多样性的海拔分布格局提供了理想场所。本研究以神农架国家公园海拔梯度上(1 000–2 800 m)的5种不同森林类型为研究对象,采用高通量测序技术和微生物功能基因芯片技术,分析了土壤真菌的海拔分布格局和形成机制:(1)利用高通量测序技术研究了土壤真菌在神农架国家公园的不同海拔梯度上的空间分布格局及其形成机制。结果表明,38.83%的OTUs属于接合菌门,34.76%属于担子菌门,25.86%属于子囊菌门。随着海拔高度的上升,接合菌门的相对丰度显著下降,担子菌门相对丰度显著上升,而子囊菌门无显著的海拔变化。除趋势对应分析(DCA)和不相似性检验表明5个样地的土壤真菌群落结构之间存在显著差异。随着海拔梯度的增加,土壤真菌的α多样性显著降低(P0.01),与植物α多样性的趋势相同。土壤真菌的β多样性随着海拔距离的增加显著升高。Null模型分析得知,确定性过程主导不同植被类型之间的构建机制,而随机性过程主导同一植被类型内部的构建机制。皮尔逊相关性分析和partial Mantel test分析都表明年均气温和年均降水量是影响森林土壤真菌多样性海拔分布的主要环境因子。(2)通过高通量测序技术和微生物功能基因芯片技术研究阔叶林演替对土壤真菌的群落和代谢潜力的影响。结果表明,落叶阔叶林中的土壤真菌丰富度指数在物种(P=0.079)和功能基因(P=0.01)两个水平上均高于常绿阔叶林,DCA表明两个样地的真菌群落结构存在显著差别。接合菌门是两种植被类型土壤中的优势菌门,但是两种样地中优势属却不同。分子生态学网络分析显示两个样地之间的网络结构显著不同。演替之后,多种易降解性碳基因的相对丰度显著增加(P0.05),碳循环相关功能基因的相对丰度与土壤有机碳、水溶性土壤有机碳和易降解性土壤有机碳含量呈显著负相关,这可能加速了落叶阔叶林中土壤有机碳的降解过程。(3)林线是气候变化的“指示灯”,以林线上下分布的灌木林和冷杉林为研究对象,研究了土壤真菌的群落结构。结果表明,两种植被类型的土壤优势菌门、属和种类不同,针叶林和灌木林的优势菌门分别是担子菌门和接合菌门。DCA和不相似性检验表明两种林型的土壤真菌群落结构存在显著差异,且针叶林土壤真菌多样性指数(香农指数、Chao值和丰富度指数)均显著(P0.05)高于灌木林。典范对应分析(CCA)和Mantel test显示土壤真菌群落结构与土壤p H、植物多样性、土壤温度和土壤湿度存在显著相关性。
【学位单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S714.3
【部分图文】：

种水平和功能基因水平上，土壤真菌丰富度在两种植壤中碳氮含量是否具有某种联系？功能基因水平上的带中土壤真菌的变化的灌木林和针叶林的土壤理化性质和真菌群落结构组类型和多样性有何关系？控制林线过渡带土壤真菌多路线

19图 2-1 皮尔逊相关性分析Fig.2-1 Pearson correlation test利用 DCA 检测五个样地的土壤真菌群落结构差异，结果显示相同植被中的重复样方基本聚在一起（图 2-3）。为了进一步确定样地之间的差异性，利用基于 Bray-Cutis 和Manhattan 距离方法的 Anosim 不相似性检验定量分析群落结构之间的差异程度（表 2-3），我们根据 P 值确定不同类型植被的土壤真菌群落确实存在显著差异。

图 2-2 不同类型植被土壤中的主要真菌菌门的相对丰度Fig.2-2 Relative abundance of major phyla among different sites：壶菌门和球囊菌门的相对丰度小于 1%，另有 0.53%的未命名类群归为其他类群。ote: The relative abundance of Chytridiomycota and Glomeromycota were less than 1%, and there w53% sequencing reads belongs to unclassified OTUs, they were classified into Others.
【参考文献】

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本文编号：2880941