青藏高原高寒草甸土壤环境对线虫功能多样性的影响
发布时间：2021-12-29 08:17
土壤线虫是地下食物网的重要组成部分,在生态系统能量流动和物质循环中起着至关重要的作用。大量研究报道了肥力等土壤环境对土壤线虫物种多样性及各功能群多度的影响,而我们对土壤线虫功能多样性如何响应土壤环境变化依然知之甚少。本研究以群落水平个体大小和个体大小多样性表征土壤线虫功能多样性。在青藏高原高寒草甸选择3个研究点,调查和分析了不同生境（沟底平地、阴坡、阳坡和山顶）土壤线虫物种多样性、各功能群多度和功能多样性及其与土壤理化因子和植物多样性的关系。结果表明:（1）土壤线虫个体多度和物种多样性在阳坡最高,随土壤pH值和土壤总磷增加而升高;而基于个体大小的土壤线虫功能多样性主要受土壤养分影响,随土壤总氮和有机质增加而增加,随土壤总磷含量增加而减少;（2）食细菌和食真菌线虫多度在沟底最高,植食与捕食杂食线虫多度在山顶最低;除捕食杂食线虫外,各功能群多度也主要随土壤磷增加而升高;除食真菌线虫外,各功能群多度随植物物种丰富度的增加而减少。本研究强调了土壤线虫物种和功能多样性受不同土壤环境因子的影响,丰富了土壤线虫多样性研究的内容,为理解高寒草甸土壤动物多样性形成、维持和变化提供了更广阔的视角。
【文章来源】：生物多样性. 2020,28(06)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
3个研究点的4个生境中土壤理化因子与土壤线虫多样性(a)和土壤线虫各功能群个体多度(b)的关系
大量的研究报道了土壤环境对土壤生物多样性的影响,并且重点强调了土壤pH值在决定土壤微生物多样性中的重要作用。本研究也发现在所测的土壤理化因子中,土壤pH值是影响线虫物种多样性的最主要因子,例如在pH值较高的阳坡,线虫丰富度和Shannon多样性显著高于其他生境。其最直接的原因可能是由于在pH值较高的阳坡线虫个体多度最高,高的个体多度从统计效应可能增加物种多样性。从生物学效应上,在较湿润的青藏高原东部高寒草甸,土壤pH值较高的样点中,土壤细菌(赵兴鸽等,2020a)和真菌(赵兴鸽等,2020b)的丰富度较高;为食细菌和食真菌土壤线虫提供了更多的食物资源,增加了食细菌和食真菌土壤线虫的数量,进而通过上行效应显著增加了捕食杂食线虫的数量。与地上食物网和物种多样性关系一致,地下土壤线虫多度和物种多样性也主要取决于低营养级线虫的数量(Hooper et al,2000),食细菌和食真菌线虫数量随土壤pH值的增加而增加,导致土壤线虫群落物种多样性随土壤pH值的增加。这一结果和推断也与前人在其他生态系统中的研究相符。例如,Mulder等(2005)在草原中以及Wu等(2011)在海岸带生态系统中,都发现pH值高的样点土壤线虫物种多样性较高。基于大量的施肥实验也表明,土壤pH值的降低可能通过显著降低土壤细菌和真菌多样性等,减少土壤线虫多度和多样性(Chen et al,2013)。为此,不难预测,与其他区域类似(Blake et al,2007;Chen et al,2013),青藏高原高寒草甸土壤酸化可能会导致土壤线虫物种多样性减少。另外,虽然该地区降雨充分,但土壤pH值较高的生境和样点,土壤较为干燥,相对易形成较大的土壤团聚体;利于保持土壤有机质等资源,为土壤动物提供更丰富的可利用资源,可能会促进土壤微生物和线虫的多度和多样性增加(Jiang et al,2015)。土壤pH值也可能通过影响土壤酶活性、植物根系分泌物、凋落物分解等影响土壤线虫的多度和物种多样性(Sinsabaugh&Shah,2011),但在青藏高原草甸相关的实验研究很少。图3 Bayes回归估计土壤环境对土壤线虫各功能群多度的影响。土壤理化因子和植物物种丰富度对各功能群多度的影响大小以回归分析中的斜率分布估计,其中95%置信区间不与零重叠表示影响显著。
图2 Bayes回归估计土壤环境对土壤线虫多样性的影响。土壤理化因子和植物物种丰富度对线虫多样性的影响大小以回归分析中的斜率分布估计,其中95%置信区间不与零重叠表示影响显著。关于土壤线虫物种多样性与植物多样性的关系,当前的研究结果十分复杂。既有研究表明植物多样性通过增加土壤线虫食物来源的多样性,从而增加土壤线虫多样性(Hooper et al,2000;de Deyn&van der Putten,2005);也有理论和实验研究表明高的植物多样性更易产生多样的抑制化合物等,可能对线虫产生更强的抑制作用(Sikora,1992;Sohlenius et al,2011)。本研究结果表明,虽然植物丰富度与食细菌和食真菌线虫多度无显著关系,但植食性线虫、捕食杂食线虫多度都随植物丰富度的增加而减少。由于植食线虫、捕食杂食线虫多度在阴坡最高,而植物丰富度在沟底和阴坡较高于阳坡和山顶,这种负相关并非是由于在某些生境中这些线虫较少而植物物种丰富度较高所致,更有可能是样点之间的差异引起,即无论生境如何,植物丰富度高的土壤中,植食线虫以及捕食杂食线虫数量较少。再者,由于放牧等影响,本研究点中植物丰富度和土壤有机质等并不紧密相关,即植物丰富度并非与土壤资源协变,从而和线虫多度负相关,更有可能是植物多样性本身对线虫多度和多样性的抑制作用,这种抑制作用在与植物紧密相关的植食线虫和更高营养级的捕食杂食线虫中更加显著(Scherber et al,2010)。与其他控制实验类似,本调查实验也无法完全排除植物物种丰富度的作用与其他未知变量协变,通过影响土壤理化属性、线虫食物资源的数量和质量等,间接影响土壤线虫多度和丰富度(Sohlenius et al,2011;Wang et al,2019)。总之,植物多样性本身是促进还是抑制土壤线虫多度和多样性依然是值得深究的问题,本研究提示高的植物多样性更有可能抑制土壤线虫多度和多样性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状和土壤理化特性的关系[J]. 赵兴鸽,张世挺,牛克昌. 应用与环境生物学报. 2020(01)
[2]高寒草甸植物群落功能属性与土壤细菌多样性关系[J]. 赵兴鸽,张世挺,牛克昌. 中国科学:生命科学. 2020(01)
[3]施氮磷肥对青藏高原高寒草甸土壤线虫群落组成的影响[J]. 王静,胡靖,杜国祯. 草业学报. 2015(12)
[4]土壤生物多样性研究:历史、现状与挑战[J]. 时雷雷,傅声雷. 科学通报. 2014(06)
[5]Vertical Distribution and Seasonal Fluctuation of Nematode Trophic Groups as Affected by Land Use[J]. MENG Fan-Xiang, OU Wei, LI Qi, JIANG Yong, and WEN Da-Zhong Key Laboratory of Terrestrial Ecological Process, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016 (China). Graduate School o} the. Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039 (China). Pedosphere. 2006(02)
本文编号：3555747
【文章来源】：生物多样性. 2020,28(06)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
3个研究点的4个生境中土壤理化因子与土壤线虫多样性(a)和土壤线虫各功能群个体多度(b)的关系
大量的研究报道了土壤环境对土壤生物多样性的影响,并且重点强调了土壤pH值在决定土壤微生物多样性中的重要作用。本研究也发现在所测的土壤理化因子中,土壤pH值是影响线虫物种多样性的最主要因子,例如在pH值较高的阳坡,线虫丰富度和Shannon多样性显著高于其他生境。其最直接的原因可能是由于在pH值较高的阳坡线虫个体多度最高,高的个体多度从统计效应可能增加物种多样性。从生物学效应上,在较湿润的青藏高原东部高寒草甸,土壤pH值较高的样点中,土壤细菌(赵兴鸽等,2020a)和真菌(赵兴鸽等,2020b)的丰富度较高;为食细菌和食真菌土壤线虫提供了更多的食物资源,增加了食细菌和食真菌土壤线虫的数量,进而通过上行效应显著增加了捕食杂食线虫的数量。与地上食物网和物种多样性关系一致,地下土壤线虫多度和物种多样性也主要取决于低营养级线虫的数量(Hooper et al,2000),食细菌和食真菌线虫数量随土壤pH值的增加而增加,导致土壤线虫群落物种多样性随土壤pH值的增加。这一结果和推断也与前人在其他生态系统中的研究相符。例如,Mulder等(2005)在草原中以及Wu等(2011)在海岸带生态系统中,都发现pH值高的样点土壤线虫物种多样性较高。基于大量的施肥实验也表明,土壤pH值的降低可能通过显著降低土壤细菌和真菌多样性等,减少土壤线虫多度和多样性(Chen et al,2013)。为此,不难预测,与其他区域类似(Blake et al,2007;Chen et al,2013),青藏高原高寒草甸土壤酸化可能会导致土壤线虫物种多样性减少。另外,虽然该地区降雨充分,但土壤pH值较高的生境和样点,土壤较为干燥,相对易形成较大的土壤团聚体;利于保持土壤有机质等资源,为土壤动物提供更丰富的可利用资源,可能会促进土壤微生物和线虫的多度和多样性增加(Jiang et al,2015)。土壤pH值也可能通过影响土壤酶活性、植物根系分泌物、凋落物分解等影响土壤线虫的多度和物种多样性(Sinsabaugh&Shah,2011),但在青藏高原草甸相关的实验研究很少。图3 Bayes回归估计土壤环境对土壤线虫各功能群多度的影响。土壤理化因子和植物物种丰富度对各功能群多度的影响大小以回归分析中的斜率分布估计,其中95%置信区间不与零重叠表示影响显著。
图2 Bayes回归估计土壤环境对土壤线虫多样性的影响。土壤理化因子和植物物种丰富度对线虫多样性的影响大小以回归分析中的斜率分布估计,其中95%置信区间不与零重叠表示影响显著。关于土壤线虫物种多样性与植物多样性的关系,当前的研究结果十分复杂。既有研究表明植物多样性通过增加土壤线虫食物来源的多样性,从而增加土壤线虫多样性(Hooper et al,2000;de Deyn&van der Putten,2005);也有理论和实验研究表明高的植物多样性更易产生多样的抑制化合物等,可能对线虫产生更强的抑制作用(Sikora,1992;Sohlenius et al,2011)。本研究结果表明,虽然植物丰富度与食细菌和食真菌线虫多度无显著关系,但植食性线虫、捕食杂食线虫多度都随植物丰富度的增加而减少。由于植食线虫、捕食杂食线虫多度在阴坡最高,而植物丰富度在沟底和阴坡较高于阳坡和山顶,这种负相关并非是由于在某些生境中这些线虫较少而植物物种丰富度较高所致,更有可能是样点之间的差异引起,即无论生境如何,植物丰富度高的土壤中,植食线虫以及捕食杂食线虫数量较少。再者,由于放牧等影响,本研究点中植物丰富度和土壤有机质等并不紧密相关,即植物丰富度并非与土壤资源协变,从而和线虫多度负相关,更有可能是植物多样性本身对线虫多度和多样性的抑制作用,这种抑制作用在与植物紧密相关的植食线虫和更高营养级的捕食杂食线虫中更加显著(Scherber et al,2010)。与其他控制实验类似,本调查实验也无法完全排除植物物种丰富度的作用与其他未知变量协变,通过影响土壤理化属性、线虫食物资源的数量和质量等,间接影响土壤线虫多度和丰富度(Sohlenius et al,2011;Wang et al,2019)。总之,植物多样性本身是促进还是抑制土壤线虫多度和多样性依然是值得深究的问题,本研究提示高的植物多样性更有可能抑制土壤线虫多度和多样性。
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原高寒草甸土壤真菌多样性与植物群落功能性状和土壤理化特性的关系[J]. 赵兴鸽,张世挺,牛克昌. 应用与环境生物学报. 2020(01)
[2]高寒草甸植物群落功能属性与土壤细菌多样性关系[J]. 赵兴鸽,张世挺,牛克昌. 中国科学:生命科学. 2020(01)
[3]施氮磷肥对青藏高原高寒草甸土壤线虫群落组成的影响[J]. 王静,胡靖,杜国祯. 草业学报. 2015(12)
[4]土壤生物多样性研究:历史、现状与挑战[J]. 时雷雷,傅声雷. 科学通报. 2014(06)
[5]Vertical Distribution and Seasonal Fluctuation of Nematode Trophic Groups as Affected by Land Use[J]. MENG Fan-Xiang, OU Wei, LI Qi, JIANG Yong, and WEN Da-Zhong Key Laboratory of Terrestrial Ecological Process, Institute of Applied Ecology, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016 (China). Graduate School o} the. Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039 (China). Pedosphere. 2006(02)
本文编号：3555747
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