放牧对典型草原优势植物大针茅根际土壤养分和根际微生物的影响

发布时间：2017-04-20 20:08

  本文关键词：放牧对典型草原优势植物大针茅根际土壤养分和根际微生物的影响，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：草原生态系统是由大气、土地(非生物因素),动物、植物、微生物(生物因素)及人类经济活动(生产劳动因素)所组成的开放系统。放牧是草地利用的主要方式之一,其对草原生态系统的影响涉及地上和地下各方面。在地下生态系统中,根际是是植物-土壤-微生物及其环境相互作用的重要界面,是相对敏感的变化区域。土壤养分在根际的贮存能力及根际微生物的驱动作用是决定物质输入和输出的关键因素,因此深入了解放牧对根际土壤养分和根际微生物的影响可为草原生态系统的研究提供新的切入点。本研究以内蒙古典型草原作为研究区域,选择具有代表性的优势物种大针茅作为研究对象,从根际的角度阐述和探讨放牧对大针茅地上生物量、植物养分、根际和非根际土壤养分及微生物的影响,旨在为草原科学管理提供更多更可靠的依据,主要结论如下：(1)在群落水平,大针茅具有较好的耐牧性,是资源重配的获益者,对维持群落生产力与功能稳定性起到重要的调控作用,是具有研究意义的优势物种。(2)在放牧干扰下,大针茅体内结构性物质(碳)不易受影响,功能性物质和贮藏性物质(氮和磷)由地下器官根向地上器官茎叶的转移作用增强。根、茎和叶的N：P均小于14.植物生长受氮限制作用。根氮含量与根际土壤全氮和硝态氮含量显著正相关。(3)在放牧干扰下,根际土壤有机碳、全氮、有效氮含量均有不同程度的减少,根际截存效应减弱；根际土壤全磷由于固定性强变化不显著,根际截存效应不明显；根际土壤有效磷异质性较大,在放牧干扰下有减小的趋势,差异不显著。根际土壤全氮和有效氮含量和根际截存效应的减弱是造成根氮含量减少的主要原因。土壤有效氮含量与微生物总数显著正相关。(4)过度放牧显著减少了土壤可培养细菌和真菌的数量。根际可培养细菌对放牧的响应较真菌更敏感。土壤可培养细菌类群组成对过度放牧干扰具有抗胁迫能力,考克氏菌属(Kocuria)、假单胞菌属(Pseudomonas)、根瘤菌属(Rhizobium)的减少是造成大针茅根际细菌数量减少的主要原因；土壤可培养真菌类组成在过度放牧干扰下发生改变,青霉属(Penicillium)、镰刀菌属(Fusarium)、枝顶孢霉属(Acremonium)、Arthopyreniaceae、链格孢属(Alternaria)、犁头霉属(Absidia)、赤霉属(Gibberella).明梭孢属(Monographella)在过度放牧处理中大量减少或无法检测出。微生物数量的减少会抑制其分解活化能力,是造成根际土壤有效氮减少的主要原因。(5)高通量测序结果表明,门水平下非根际微生物物种组成显著高于根际。轻度放牧有助于维持微生物的群落组成,重度放牧则会改变微生物群落组成,微生物物种数目、丰富度和均匀度在重度放牧下降低。在根际土壤中,土壤碳、磷和有效磷含量会对土壤微生物群落组成产生较大的影响,疣微菌门(Verrucomicrobia)和浮霉菌门(Planctomycetes)与土壤碳含量显著相关,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)、浮霉菌门(Planctomycetes)与土壤磷含量显著相关。在非根际土壤中,土壤碳、氮和有效氮对微生物群落组成的影响较大,硝化螺旋菌门(Nitrospirae)与土壤氮含量显著相关。根际土壤微生物群落更易受到土壤环境因子的影响,群落组成的改变也是造成土壤养分含量减少的主要原因。
【关键词】：根际和非根际 大针茅 植物养分 土壤养分 土壤微生物
【学位授予单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S812.2
【目录】：

• 摘要6-7
• Abstract7-15
• 第一章 引言15-31
• 1.1 根际土壤养分和根际微生物研究进展15-24
• 1.1.1 根际概念及研究历史15-16
• 1.1.2 根际土壤养分研究进展16-20
• 1.1.3 根际微生物研究进展20-21
• 1.1.4 根际土壤养分和根际微生物相互关系研究进展21-22
• 1.1.5 根际研究方法进展22-24
• 1.2 放牧生态研究进展24-28
• 1.2.1 放牧对植物群落影响研究进展24-25
• 1.2.2 放牧对土壤理化性质影响研究进展25
• 1.2.3 放牧对微生物群落影响研究进展25-26
• 1.2.4 草原生态系统根际土壤养分和根际微生物研究进展26-28
• 1.3 研究目的、科学假设和意义28-29
• 1.4 研究内容29-30
• 1.5 技术路线30-31
• 第二章 研究区域和方法31-37
• 2.1 研究区域概况31-32
• 2.1.1 气候特征31
• 2.1.2 土壤特征31-32
• 2.1.3 植被特征32
• 2.2 样地设置32
• 2.3 取样方法32-33
• 2.4 测定指标和分析方法33-35
• 2.4.1 植物、土壤和微生物的测定指标及分析方法33
• 2.4.2 土壤微生物的培养方法33-34
• 2.4.3 土壤微生物的分子鉴定方法34-35
• 2.5 数据统计方法35
• 2.6 计算公式35-37
• 第三章 放牧对典型草原优势植物大针茅地上生物量的影响37-47
• 3.1 大针茅对放牧生态系统中植物地上生物量的调控作用37-46
• 3.1.1 植物个体对放牧的响应37-41
• 3.1.2 植物种群对放牧的响应41-44
• 3.1.3 植物群落生物量对放牧的响应44-46
• 3.2 小结46-47
• 第四章 放牧对典型草原优势植物大针茅茎、叶和根养分含量的影响47-52
• 4.1 不同放牧梯度卞大针茅植物养分的变化47-50
• 4.2 植物养分和土壤养分的相关50-51
• 4.3 小结51-52
• 第五章 放牧对典型草原优势植物大针茅根际和非根际土壤养分的影响52-56
• 5.1 过度放牧对根际和非根际土壤养分的影响52-54
• 5.2 土壤养分和微生物数量的相关性54-55
• 5.3 小结55-56
• 第六章 放牧对典型草原优势植物大针茅根际和非根际微生物的影响56-72
• 6.1 过度放牧对大针茅根际和非根际土壤可培养细菌和真菌的影响56-61
• 6.1.1 过度放牧对土壤可培养细菌的影响56-58
• 6.1.2 过度放牧对土壤可培养真菌的影响58-61
• 6.2 基于高通量技术下放牧对大针茅根际和非根际微生物群落的影响61-71
• 6.2.2 不同放牧梯度下大针茅根际和非根际微生物群落结构的变化65-67
• 6.2.3 不同放牧梯度下大针茅根际和非根际微生物群落α-多样性的变化67-69
• 6.2.4 不同放牧梯度下大针茅根际和非根际微生物群落β-多样性的变化69
• 6.2.5 大针茅根际和非根际细菌群落变化的影响因素69-71
• 6.3 小结71-72
• 第七章 讨论72-79
• 7.1 放牧对典型草原优势植物的影响72-74
• 7.1.1 放牧梯度对典型草原优势植物物种的影响72
• 7.1.2 大针茅在典型草原放牧系统中的调控作用72-74
• 7.2 放牧对大针茅植物养分的影响74
• 7.3 放牧对大针茅根际和非根际土壤养分的影响74-76
• 7.4 放牧对大针茅根际和非根际土壤微生物的影响76-78
• 7.4.1 放牧对大针茅根际和非根际土壤可培养微生物的影响76-77
• 7.4.2 基于高通量技术下放牧对土壤微生物群落的影响77-78
• 7.5 小结和展望78-79
• 第八章 结论79-80
• 参考文献80-90
• 致谢90-91
• 作者简历91

【参考文献】

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本文编号：319421