藏东南高寒山区土壤微生物地理格局及空间分布预测
发布时间：2021-08-13 14:41
土壤微生物作为重要的分解者,在生物地球化学循环中发挥着核心作用,了解其地理分异规律及驱动机制具有十分重要的意义。由于技术手段的限制,微生物地理学研究起步较晚。近年来,随着分子生物学技术的高速发展,有研究发现土壤微生物群落具有空间分布格局,突破了微生物随机性分布的传统观点。我国藏东南地区具有全球独特的“低纬度高海拔高山生态系统”,孕育了丰富的生物资源,承担着重要的生态功能,由于其特殊的地形和气候条件,使得该地区生态环境较脆弱,对气候变化和人为扰动十分敏感。因而开展藏东南地区土壤微生物群落地理分异和驱动机制的研究将有助于了解环境变化对土壤微生物及其生态系统功能的影响,为预测青藏高原高山生态系统功能对全球变化的响应提供科学依据。本文采用高通量测序和基因芯片技术,探讨了藏东南色季拉山不同土地利用类型（农、林、草）、海拔梯度和林线关键带下的土壤微生物地理分异与环境驱动机制,并基于上述探讨的微生物分异控制规律,率先借助数字土壤制图理论、机器学习算法及网格大数据并行计算技术,实现了以采样点微生物群落信息为基础,预测藏东南未采样区域土壤微生物群落空间分布。本研究发现:（1）农田生态系统的土壤细菌群落多...
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线图
浙江大学博士学位论文第二章不同土地利用和海拔梯度下的土壤微生物群落及环境控制因子16功能理解具有重要影响。在此背景下，本研究选取藏东南色季拉山脉沿海拔梯度覆盖三种典型生态系统的土壤细菌群落开展调查和研究。本研究的目的：（1）描述色季拉山沿海拔梯度的土壤细菌群落多样性和组成；（2）阐明土地利用对土壤细菌群落的影响；（3）确定影响土壤细菌群落空间变异的主导因素。2.2研究区概况本文的研究区选取沿雅鲁藏布江中下游的山南、林芝、昌都地区为核心的藏东南区，面积约23.7万平方公里。该地区位于印度阿萨姆平原与青藏高原的过渡地带，随着中生代燕山运动及第四纪地壳剧烈运动，形成陡峭高山和深切谷地为主体的地形地貌。境内最低海拔143米，最高海拔为7728米，巨大的落差产生了地貌上明显的垂直地带性。藏东南地区拥有全国最大的原始林区，气候和植被的垂直分带显著,涵盖了北半球几乎所有的植被和气候类型，是进行高山体系研究的首选区域。全球海拔最高的林线分布于此地区，林线交错带微生境变异十分强烈，土壤、气候等环境条件的异质性非常高，孕育了极其丰富的生物资源。图2-1藏东南地理位置图Fig.2-1ThedistributionmapofSoutheastTibet
浙江大学博士学位论文第二章不同土地利用和海拔梯度下的土壤微生物群落及环境控制因子172.3材料与方法2.3.1实验设计与采样色季拉山位于藏东南雅鲁藏布江大拐弯西北侧，念青唐古拉山与喜马拉雅山脉接合处的工布自然保护区林芝县境内,属念青唐古拉山向南延伸的余脉。山体位置大体为94°32′-94°45′E29°34′-29°43′N，面积大约为2300平方公里。色季拉山位于藏东南湿润和半湿润气候带的交界面上，受印度洋暖湿季风的控制，气候冬暖夏凉、干湿分明，年均气温-0.73℃，年均降水量大于800mm。土壤以酸性棕壤为主。不同气候带（亚热带、温带、寒带）沿色季拉山呈现垂直地带性分布。农田主要分布于3500米低海拔区域，种植以青稞为主；针叶林分布于3300-4300米海拔之间，高山灌丛、草甸分布于4300米海拔以上（Li等，2015），如图2-2所示。林地的主要植被类型包括林芝云杉、冷杉，并伴有川滇高山栎、方枝栢，灌丛和草甸的主要植被以杜鹃和小蒿草为主。色季拉山植被垂直带谱完整，具有典型的高山林线景观，是研究森林生态系统变化和高山林线的理想地点。同时，林芝也是藏东南开发历史最为悠久的地区之一，近几年人口、经济、社会需求压力增大，色季拉山地区土地利用变更和人为干扰不断加剧。研究团队于色季拉山有着长期野外工作基础，生态观测站和定位试验站也都设立于此，因而本研究选取色季拉山作为藏东南典型试验区，开展微生物在不同生态系统、垂直梯度、林线处的分异和控制规律研究。图2-2色季拉山农、林、草和林线生态系统沿海拔分布示意图Fig.2-2Cropland,forest,grasslandandtimberlineecosystemsalongelevationinSygeraMountain
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原东缘两处高山树线交错带时空动态及其建群种的生态学特征[J]. 周天阳,NARAYAN Prasad Gaire,廖礼彬,郑莉莉,王金牛,孙建,魏彦强,谢雨,吴彦. 植物生态学报. 2018(11)
[2]阈值温度和积温对川西高原林线岷江冷杉径向生长的影响[J]. 郭滨德,王晓春,张远东. 生态学报. 2019(03)
[3]土壤生态系统微生物多样性技术研究进展[J]. 陈慧清,李晓晨,于学峰,马瑜,柯杨,朱海云,薛静. 地球与环境. 2018(02)
[4]数字土壤制图研究综述与展望[J]. 朱阿兴,杨琳,樊乃卿,曾灿英,张甘霖. 地理科学进展. 2018(01)
[5]气候变化对土壤有机碳库分子结构特征与稳定性影响研究进展[J]. 张仲胜,李敏,宋晓林,薛振山,吕宪国,姜明,武海涛,王雪宏. 土壤学报. 2018(02)
[6]高山林线土壤微生物群落结构对模拟增温的响应[J]. 郑海峰,陈亚梅,杨林,李洪杰,王利峰,谌贤,刘洋. 应用生态学报. 2017(09)
[7]气候变暖会使青藏高原树线一直上升吗?[J]. 王亚锋,梁尔源,芦晓明,朱海峰,朴世龙,朱立平. 自然杂志. 2017(03)
[8]土壤微生物生物地理学研究现状与发展态势[J]. 褚海燕,王艳芬,时玉,吕晓涛,朱永官,韩兴国. 中国科学院院刊. 2017(06)
[9]高山林线变化的更新受限机制研究进展[J]. 沈维,张林,罗天祥. 生态学报. 2017(09)
[10]Contrasting elevational diversity patterns for soil bacteria between two ecosystems divided by the treeline[J]. Guixiang Li,Guorui Xu,Congcong Shen,Yong Tang,Yuxin Zhang,Keming Ma. Science China（Life Sciences）. 2016(11)
本文编号：3340616
【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：122 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
技术路线图
浙江大学博士学位论文第二章不同土地利用和海拔梯度下的土壤微生物群落及环境控制因子16功能理解具有重要影响。在此背景下，本研究选取藏东南色季拉山脉沿海拔梯度覆盖三种典型生态系统的土壤细菌群落开展调查和研究。本研究的目的：（1）描述色季拉山沿海拔梯度的土壤细菌群落多样性和组成；（2）阐明土地利用对土壤细菌群落的影响；（3）确定影响土壤细菌群落空间变异的主导因素。2.2研究区概况本文的研究区选取沿雅鲁藏布江中下游的山南、林芝、昌都地区为核心的藏东南区，面积约23.7万平方公里。该地区位于印度阿萨姆平原与青藏高原的过渡地带，随着中生代燕山运动及第四纪地壳剧烈运动，形成陡峭高山和深切谷地为主体的地形地貌。境内最低海拔143米，最高海拔为7728米，巨大的落差产生了地貌上明显的垂直地带性。藏东南地区拥有全国最大的原始林区，气候和植被的垂直分带显著,涵盖了北半球几乎所有的植被和气候类型，是进行高山体系研究的首选区域。全球海拔最高的林线分布于此地区，林线交错带微生境变异十分强烈，土壤、气候等环境条件的异质性非常高，孕育了极其丰富的生物资源。图2-1藏东南地理位置图Fig.2-1ThedistributionmapofSoutheastTibet
浙江大学博士学位论文第二章不同土地利用和海拔梯度下的土壤微生物群落及环境控制因子172.3材料与方法2.3.1实验设计与采样色季拉山位于藏东南雅鲁藏布江大拐弯西北侧，念青唐古拉山与喜马拉雅山脉接合处的工布自然保护区林芝县境内,属念青唐古拉山向南延伸的余脉。山体位置大体为94°32′-94°45′E29°34′-29°43′N，面积大约为2300平方公里。色季拉山位于藏东南湿润和半湿润气候带的交界面上，受印度洋暖湿季风的控制，气候冬暖夏凉、干湿分明，年均气温-0.73℃，年均降水量大于800mm。土壤以酸性棕壤为主。不同气候带（亚热带、温带、寒带）沿色季拉山呈现垂直地带性分布。农田主要分布于3500米低海拔区域，种植以青稞为主；针叶林分布于3300-4300米海拔之间，高山灌丛、草甸分布于4300米海拔以上（Li等，2015），如图2-2所示。林地的主要植被类型包括林芝云杉、冷杉，并伴有川滇高山栎、方枝栢，灌丛和草甸的主要植被以杜鹃和小蒿草为主。色季拉山植被垂直带谱完整，具有典型的高山林线景观，是研究森林生态系统变化和高山林线的理想地点。同时，林芝也是藏东南开发历史最为悠久的地区之一，近几年人口、经济、社会需求压力增大，色季拉山地区土地利用变更和人为干扰不断加剧。研究团队于色季拉山有着长期野外工作基础，生态观测站和定位试验站也都设立于此，因而本研究选取色季拉山作为藏东南典型试验区，开展微生物在不同生态系统、垂直梯度、林线处的分异和控制规律研究。图2-2色季拉山农、林、草和林线生态系统沿海拔分布示意图Fig.2-2Cropland,forest,grasslandandtimberlineecosystemsalongelevationinSygeraMountain
【参考文献】：
期刊论文
[1]青藏高原东缘两处高山树线交错带时空动态及其建群种的生态学特征[J]. 周天阳,NARAYAN Prasad Gaire,廖礼彬,郑莉莉,王金牛,孙建,魏彦强,谢雨,吴彦. 植物生态学报. 2018(11)
[2]阈值温度和积温对川西高原林线岷江冷杉径向生长的影响[J]. 郭滨德,王晓春,张远东. 生态学报. 2019(03)
[3]土壤生态系统微生物多样性技术研究进展[J]. 陈慧清,李晓晨,于学峰,马瑜,柯杨,朱海云,薛静. 地球与环境. 2018(02)
[4]数字土壤制图研究综述与展望[J]. 朱阿兴,杨琳,樊乃卿,曾灿英,张甘霖. 地理科学进展. 2018(01)
[5]气候变化对土壤有机碳库分子结构特征与稳定性影响研究进展[J]. 张仲胜,李敏,宋晓林,薛振山,吕宪国,姜明,武海涛,王雪宏. 土壤学报. 2018(02)
[6]高山林线土壤微生物群落结构对模拟增温的响应[J]. 郑海峰,陈亚梅,杨林,李洪杰,王利峰,谌贤,刘洋. 应用生态学报. 2017(09)
[7]气候变暖会使青藏高原树线一直上升吗?[J]. 王亚锋,梁尔源,芦晓明,朱海峰,朴世龙,朱立平. 自然杂志. 2017(03)
[8]土壤微生物生物地理学研究现状与发展态势[J]. 褚海燕,王艳芬,时玉,吕晓涛,朱永官,韩兴国. 中国科学院院刊. 2017(06)
[9]高山林线变化的更新受限机制研究进展[J]. 沈维,张林,罗天祥. 生态学报. 2017(09)
[10]Contrasting elevational diversity patterns for soil bacteria between two ecosystems divided by the treeline[J]. Guixiang Li,Guorui Xu,Congcong Shen,Yong Tang,Yuxin Zhang,Keming Ma. Science China（Life Sciences）. 2016(11)
本文编号：3340616
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/ruanjiangongchenglunwen/3340616.html
