模拟动物采食对草地土壤微生物群落特征的作用及其机制

发布时间：2017-11-27 15:32

  本文关键词：模拟动物采食对草地土壤微生物群落特征的作用及其机制

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【摘要】：土壤微生物(soil microbes)对草地生态系统的营养循环、有机质周转和土壤物理结构的保持等具有重要意义。随着分子生物技术的发展,草食动物与土壤微生物的关系的研究逐渐成为草地生态学研究的热点。本研究以土壤细菌(bacteria)和真菌(fungi)为研究对象,通过刈割(clipping)处理和不同植物功能群(plant functional groups)处理模拟动物采食,探讨放牧动物采食对草地土壤微生物群落特征的影响。同时,结合处理带来的植物群落特征和土壤理化性质的变化,阐释放牧动物采食对土壤细菌、真菌群落的作用规律及其机制,为进一步理解草地生态系统的地上和地下多营养级关系的相互作用提供理论依据。本研究选择松嫩草地上优势种植物羊草(Leymus chinensis)和其常见伴生种全叶马兰(Kalimeris intergrifolia)为实验材料,连续两年在松嫩草地生态研究站进行两个独立的单因素的控制实验,分别设置不同植物功能群组成处理和对不同植物功能群的刈割处理。本研究采取Hi Seq 2500高通量测序法和实时荧光定量PCR技术分析了影响土壤微生物群落多样性、组成和生物量变化规律及其影响因子,获得的主要结果和结论如下:(1)在植物功能群处理与刈割处理中,土壤细菌起到主导作用,真菌处于相对劣势地位,其真细菌比分别为1.73×10-6±1.64×10-6和2.58×10-5±2.37×10-5。方差分析显示,细菌生物量在不同刈割处理中具有显著差异。不刈割处理中每克干土土壤细菌基因拷贝数达1.37×109±1.47×109,显著高于刈割禾本科植物和刈割杂类草处理。回归分析结果表明,刈割处理后土壤有机碳的不同是引起这种变化的关键因素。(2)植物功能群的改变使得土壤细菌香农维纳指数和均匀度指数都发生显著变化。杂类草的香农维纳指数和均匀度指数约为混合型和禾本科植物的60%。经过回归分析发现,杂类草群落土壤含水量更高,这是引起细菌多样性降低的重要原因。(3)植物功能群变化显著地改变了土壤细菌群落组成。冗余分析(RDA)的结果说明,土壤细菌群落组成的驱动因子是植物群落的总根冠比。禾本科植物总根冠比显著高于杂类草,这是导致土壤细菌群落中的芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)和泉古菌门(Crenarchaeota)的相对丰度(relative abundance)在禾本科群落中高于杂类草的原因。(4)刈割处理改变了土壤细菌中个别类群的相对丰度。植物功能群处理和刈割处理使得土壤真菌中个别类群的相对丰度发生变化。刈割作用通过降低土壤有机碳含量而抑制了土壤细菌群落中厚壁菌门(Firmcutes)的相对丰度,通过升高土壤总氮而促进了芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)的相对丰度。相比于杂类草,禾本科植物有着更高的总密度和更大的地下生物量,它们分别促进了球囊菌门(Glomeromycota)和芽枝霉菌门(Blastocladiomycota)的相对丰度。刈割杂类草通过提高植物总根冠比使得未明确命名的序列1(Un--s-Fungi sp)的相对丰度增加。综上所述,动物采食引起的植物功能群变化显著影响了土壤细菌多样性,动物采食植物地上部分使得土壤细菌生物量发生变化,并且以上变化都是通过土壤理化性质的改变实现的。动物采食引起的植物功能群改变直接影响了土壤细菌组成和土壤真菌的个别类群。动物采食植物地上部分仅能改变土壤细菌和真菌群落个别类群,且细菌类群的变化和土壤养分有关,而真菌类群的变化与植物总根冠比有关。通过对土壤细菌和真菌群落特征的综合分析发现,土壤细菌群落对于草食动物采食作用响应更加敏感,而真菌群落虽然处于劣势地位,但其结构稳定、抗干扰能力更强。植物群落及其引起的土壤理化性质的变化是链接动物采食作用和土壤微生物群落的关键路径。本研究为更好地理解草地生态系统中地上地下多营养级的复杂关系提供了实验支持,这对于全面地理解放牧在草地生态系统中的重要地位具有重要意义。
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S812.2

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1 夏北成;土壤微生物群落中的无竞争多样性[J];中山大学学报(自然科学版);1998年S2期

2 AnnC．Kennedy,VirginiaL．Gevoin,蔡洪涛;土壤微生物多样性　现在及将来的研究[J];青海草业;1998年02期

3 郑宇,李sト，

本文编号：1232348