冰川前沿退缩地土壤微生物多样性及其演替的比较研究

发布时间：2017-06-27 09:21

  本文关键词：冰川前沿退缩地土壤微生物多样性及其演替的比较研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近些年来,由于全球气候持续变暖,平均温度上升,导致冰川快速退缩,由此暴露出原生的动植物和微生物栖息地,被称为冰川前沿退缩地。目前对这个生态系统中的动物、植物演替已经有了广泛地研究,研究者们更加关注冰川前沿退缩地土壤微生物及其演替。因此,本研究选择祁连山老虎沟冰川、七一冰川和玉龙雪山玉龙冰川3条冰川前沿退缩地为研究样地,共采集6个样点土壤,运用454高通量测序技术,结合土壤理化性质分析,研究不同冰川前沿退缩地土壤微生物的多样性及其演替,以及与土壤理化性质之间的关系。研究取得以下结果。1、不同冰川前沿土壤理化性质分析表明,研究的3条冰川前沿土壤C、N含量都非常低,其中七一冰川的C(0.043mg/g.dw)、N(0.017mg/g.dw)含量最低。并且这3条冰川土壤的C含量都是随着冰川前沿退缩地土壤的裸露年代增加呈显著上升趋势,N含量与冰川土壤退缩年代没有相关性。这3条冰川前沿退缩地土壤都属于碱性土壤,pH 8.19-8.60,与冰川的退缩年代呈负相关关系。2、对3条冰川前沿退缩地土壤微生物物种OTU、Ace指数、Chao指数以及Ace/Chao分析表明,老虎沟冰川和七一冰川(大陆性冰川)的细菌丰富度随冰川前沿退缩地土壤的裸露年代增加呈上升趋势;玉龙冰川(海洋性冰川)的细菌丰富度随冰川前沿退缩地土壤的裸露年代增加呈下降趋势。大陆性冰川的真菌丰富度随冰川前沿退缩地土壤的裸露年代增加呈下降趋势,而海洋性冰川的真菌丰富度随冰川前沿退缩地土壤的裸露年代增加呈上升趋势。3、对不同的冰川前沿退缩地土壤微生物群落结构分析表明,3条冰川土壤中共有的细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、放线菌门(Actinobacteria)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、装甲菌门(Armatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)等。其中变形菌门、拟杆菌门、放线菌门和酸杆菌门为优势菌门,且变形菌门都是随着冰川前沿退缩地土壤裸露年代的增加呈下降趋势。玉龙冰川前沿退缩地土壤特有菌门为产水菌门(Aquificae)和Candidatedivision中的OP11、TM6、WS6。Candidate division中WS3为除玉龙冰川前沿退缩地外在其它2条冰川前沿退缩地土壤中都含有的细菌类群。Candidate division中OD1为除七一冰川前沿退缩地外在其它2条冰川前沿退缩地土壤中都含有的细菌类群。对真菌多样性分析表明,子囊菌门(Ascomycotina)和担子菌门(Basidiomycotina)为3条冰川所共有。4、对不同的冰川前沿退缩地土壤微生物群落结构纲水平的分析表明,6个土壤样点中共有的细菌纲为:α-变形菌菌纲(Alphaproteobacteria)、β-变形菌纲(Betaproteobacteria)、γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria)、δ-变形菌纲(Deltaproteobacteria)、放线菌纲(Actinobacteria)、鞘脂杆菌纲(Sphingobacteria)、酸杆菌纲(Acidobacteria)、芽单孢菌纲(Gemmatimonadetes)、Spartobacteria、Armatimonadia、浮霉菌纲(Planctomycetacia)、疣微菌纲(Verrucomicrobiae)等。除老虎沟冰川前沿退缩地外其它2条冰川前沿退缩地土壤中共有的细菌类群为:硝化螺旋菌纲(Nitrospira)、Subdivision3、热变形菌纲(Thermoprotei)、Chthonomonadetes等。拟杆菌纲(Bacteroidia)和Negativicutes为七一冰川前沿退缩地特有的细菌类群并随着冰川前沿退缩地土壤暴露时间的增加而逐渐消失。5、将本研究的3条冰川与7条世界其它地区的冰川进行比较,发现在门水平上10条冰川退缩地土壤都含有变形菌门、放线菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、蓝藻菌门、芽单孢菌门、浮霉菌门、装甲菌门、疣微菌门等,其中变形菌门、放线菌门和拟杆菌门在所有冰川中都存在较多。在纲水平上10条冰川退缩地土壤的共有细菌纲为α-变形菌纲、β-变形菌纲、放线菌纲、δ-变形菌纲、γ-变形菌纲、酸微菌纲(Acidimicrobiia)、芽单孢菌纲、嗜热油菌纲(Thermoleophilia)等。其中集球藻亚纲(Synechococcophycideae)、绿弯菌纲(Chloroflexi)、Saprospirae、鞘脂杆菌纲、Solibacteres、Planctomycetia、Armatimonadia、Elusimicrobia、Chthonomonadetes及Candidatedivision中的TM7-1、TM7-3为除Mc Murdo Dry Valley外其它9条冰川前沿退缩地土壤所共有类群;Acidobacteria-6、Phycisphaerae、Clostridia和Thermomicrobia为除老虎沟冰川前沿退缩地外其它9条冰川前沿退缩地土壤所共有的细菌类群;Synergistia、Candidatedivision中的Pla3和TG3类群为Mc Murdo Dry Valley冰川退缩地土壤所特有的细菌纲。6、对不同冰川前沿退宿地土壤的微生物丰度与土壤理化因子之间的相关性研究,发现老虎沟冰川前沿退缩地土壤细菌丰度与土壤C、N含量和含水量呈正相关,与pH值呈负相关;真菌丰度与含水量、pH值呈正相关,与C、N含量呈负相关。七一冰川前沿退缩地土壤细菌丰度与C含量、含水量呈正相关,与N含量、pH值呈负相关;真菌丰度与N含量、pH值呈正相关,与C含量、含水量呈负相关。玉龙冰川前沿退缩地土壤细菌丰度与N含量、pH值呈正相关,与C含量、含水量呈负相关关系;真菌丰度与C含量、含水量呈正相关,与N含量、pH值呈负相关关系。这3条冰川的细菌多样性都是随着冰川土壤裸露年代的增加呈下降趋势;而老虎沟冰川前沿退缩地土壤真菌多样性随着冰川土壤裸露年代的增加呈上升趋势,其它2条冰川都是随着冰川土壤裸露年代的增加呈现下降趋势。
【关键词】：冰川前沿退缩地 微生物多样性 微生物群落结构 微生物群落演替 土壤理化性质
【学位授予单位】：兰州交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S154.3
【目录】：

• 摘要4-7
• Abstract7-12
• 1 绪论12-23
• 1.1 冰川前沿退缩地土壤微生物群落研究概况12-16
• 1.1.1 冰川前沿退缩地微生物数量及其变化规律12-13
• 1.1.2 冰川前沿退缩地微生物多样性及其变化规律13-14
• 1.1.3 冰川前沿退缩地微生物群落结构特征14-15
• 1.1.4 冰川前沿退缩地土壤微生物功能的研究15-16
• 1.2 土壤微生物多样性的研究概况16-18
• 1.3 冰川前沿退缩地土壤微生物的影响因子研究18-21
• 1.3.1 土壤理化因子对冰川前沿退缩地土壤微生物的影响18-19
• 1.3.2 生态因子对冰川前沿退缩地土壤微生物的影响19-20
• 1.3.3 冰川类型对冰川前沿退缩地土壤微生物的影响20-21
• 1.4 研究目的和意义21-23
• 2 材料与方法23-31
• 2.1 研究区域概况23-24
• 2.2 样地选择及样品采集24-25
• 2.2.1 样地选择24-25
• 2.2.2 样品采集25
• 2.3 土壤理化性质分析及测定25
• 2.4 土壤DNA提取与 16S rRNA基因高通量测序25-27
• 2.5 高通量测序及数据处理27-30
• 2.5.1 原始数据处理27-28
• 3.5.2 16S rRNA基因序列测序深度分析28-29
• 2.5.3 18S rRNA基因序列测序深度研究29-30
• 2.6 物种丰富度分析和群落多样性指数30
• 2.7 数据统计与分析30-31
• 3 研究结果31-63
• 3.1 冰川退缩地土壤理化性质及其比较分析31-32
• 3.2 冰川前沿退缩地细菌群落结构的变化32-46
• 3.2.1 细菌的丰富度特征及其OTU聚类分析32-34
• 3.2.2 细菌多样性指数特征34-36
• 3.2.3 不同冰川前沿退缩地土壤细菌群落组成特征36-45
• 3.2.4 细菌的群落组成与理化因子之间的关系45-46
• 3.3 冰川前沿退缩地真菌群落结构的变化46-59
• 3.3.1 真菌的丰富度特征及其OTU聚类分析46-48
• 3.3.2 真菌多样性指数特征48-49
• 3.3.3 不同冰川前沿退缩地土壤真菌群落组成特征研究49-58
• 3.3.4 真菌的群落组成与理化因子之间的关系58-59
• 3.4 与其它冰川前沿微生物的比较分析59-63
• 4 讨论与结论63-66
• 4.1 讨论63-65
• 4.1.1 不同冰川前沿退缩地土壤物种丰度的变化63
• 4.1.2 不同冰川前沿退缩地土壤群落多样性的变化63-64
• 4.1.3 不同冰川前沿退缩地土壤微生物群落结构特征64
• 4.1.4 不同冰川前沿退缩地土壤优势菌群落结构特征64-65
• 4.2 主要结论65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-76
• 攻读学位期间的研究成果与参与项目76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 何毅;杨太保;冀琴;陈杰;;中亚阿拉套地区冰川退缩与气候变化关系研究[J];干旱区地理;2014年05期

2 常丽;何元庆;杨太保;赵勇;朱国锋;牛贺文;张涛;杜建括;蒲焘;;玉龙雪山白水1号冰川退缩迹地的植被演替[J];生态学报;2013年08期

3 董志文;任贾文;秦大河;秦翔;崔晓庆;杜文涛;;祁连山老虎沟12号冰川积雪化学特征及环境意义[J];冰川冻土;2013年02期

4 伍修锟;毛文梁;台喜生;张威;刘光t;陈拓;龙昊知;张宝贵;陈年来;;冰川前沿裸露地微生物生态学研究进展[J];冰川冻土;2013年01期

5 怀保娟;李忠勤;孙美平;肖燕;;SRM融雪径流模型在乌鲁木齐河源区的应用研究[J];干旱区地理;2013年01期

6 张国飞;李忠勤;王文彬;王卫东;李慧林;怀保娟;;天山乌鲁木齐河源1号冰川1959-2009年物质平衡变化过程及特征研究[J];冰川冻土;2012年06期

7 杨俊华;秦翔;吴锦奎;杜文涛;孙维君;张明杰;张雪艳;陈记祖;;祁连山老虎沟流域春季积雪属性的分布及变化特征[J];冰川冻土;2012年05期

8 章高森;张威;刘光t;安黎哲;陈拓;李忠勤;;环境因素主导着冰川前沿裸露地好氧异养细菌群落的分布[J];冰川冻土;2012年04期

9 崔晓庆;任贾文;秦翔;余光明;刘伟刚;谢爱红;;祁连山老虎沟冰芯草酸根和氟离子的记录及环境意义[J];环境化学;2011年11期

10 蔡晨秋;唐丽;龙春林;;土壤微生物多样性及其研究方法综述[J];安徽农业科学;2011年28期

  本文关键词：冰川前沿退缩地土壤微生物多样性及其演替的比较研究，，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：489296