青藏高原草甸土壤中固碳微生物群落多样性及其影响因素

发布时间：2020-08-13 21:03

【摘要】：青藏高原高寒地区草甸草地作为世界上海拔最高、类型最独特的草地生态系统,是该地区重要的碳库,对温室气体过量排放产生的气候变化十分敏感。在生态系统物质循环中,土壤碳的生物地球化学循环尤为重要。土壤微生物是生态系统功能发挥和生物化学循环的驱动者和重要载体,为了了解青藏高原土壤碳循环对环境变化的响应,需要明确土壤中固碳微生物群落结构、多样性差异及其影响因子。本论文分别在水平区域尺度和垂直方向上选取西藏东南部地区草甸土壤为研究对象,利用宏基因组学技术中的高通量测序技术,研究了2个不同梯度层面土壤固碳微生物群落结构的变化趋势,探讨了土壤固碳微生物群落结构和环境因子的关系。获得的主要结论如下:降水梯度带上:土壤有机碳含量随年降水量减少而降低,二者相关性显著;微生物物种丰富度在研究区域空间上呈西高东低,西部土壤物种分布更为均匀;各组间固碳微生物群落多样性差异显著大于组内差异,呈现明显的地理分布格局;固碳微生物群落组成上,变形菌门Proteobacteria处于绝对优势,优势属包括碱螺菌属(Alkalispirillum),硫杆菌(Sulfurifustis)等。控制土壤固碳微生物多样性的主要影响因素有年均降水量、土壤含水率、植被盖度、年均温以及pH值,其中pH值与其它环境因子呈负相关关系;年均降水量与除粒度和pH外其它环境因子都呈正相关关系,年均降水量是影响土壤固碳微生物多样性的主要因素。海拔梯度上:土壤有机碳含量随海拔先升高后降低,整体趋势东高西低;东坡样本物种丰富度和分布均匀度更好,西坡各组离散严重,东西坡各组间差异显著;固碳微生物群落组成上,亚硝化单胞菌目Nitrosomonadales,红细菌目Rhodobacterales等在东坡占据优势,西坡与东坡相似,并且着色菌目Chromatiales丰度突出。相对丰度较高的优势属为贪铜菌属(Cupriavidus),红细菌属(Rhodobacter)等。土壤固碳微生物多样性主要影响因素为海拔高度,其次有盖度、土壤含水率、土壤有机碳、粒度等,大部分环境因子之间都呈正相关关系。海拔高度变化是影响米拉山土壤固碳微生物多样性最主要因素。
【学位授予单位】：中国地质大学(北京)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S812.2
【图文】：

土壤碳,有机碳,生态系统,固碳

过肉眼观察的微小生物的总称，包括古菌、细菌、真菌、病毒藻类等（陈森林，2010）。在自然界中，土壤微生物资源最为约有 5×l05种细菌存在于土壤中，每克土壤中大约含有 104 al., 2002)。土壤微生物种类多样，如此数量巨大且种类丰富的群落结构和生态功能难以被预测(Fitter et al., 2005；潘根兴，微生物碳循环与固碳途径机体中含量最多的元素，更是构成有机体的必需元素，碳的生碳循环)是生态系统中最重要的物质循环之一。生态系统固碳主农田、湿地和海洋等生态系统在光合作用过程中自然捕获大气扬等，2013）。

过程图,微生物驱,碳循环,过程

图 1-2 微生物驱动的碳循环过程物固定碳的方式主要有两种：异养固定和自养固定。异养固定是通以有机物作为碳源和能源，在代谢过程中固定少量的 CO2，CO2一碳源，通过自养微生物以光能或还原性无机物氧化时所产生的化源同化 CO2生成有机物。二者固定 CO2区别较大，自养微生物固超异养微生物。光能自养微生物通过光合作用将光能转变为化学能生长与代谢，主要包括光合微生物和藻类，而化能自养微生物通过电位电子供体的氧化反应提供生长代谢的能量，比较常见的有硫、氢氧化细菌等（Madigan, 2000）。已经发现了 6 条微生物的碳固定途径：卡尔文循环、还原柠檬酸辅酶 A 途径、3-羟基丙酸双循环、3-羟基丙酸/4-羟基丁酸循环

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图 1-3 卡尔文循环途径（Tabita, 1988）多种生态系统固碳土壤微生物的研究 RubisCO 编码基因的固碳微生物分子生态学的研究主要是在基传多样性，现有研究多集中在水生生态系统（Xu et al., 1996；Br ue凤云，2016），而有关陆地生态系统中固碳微生物的研究多数集件区域内，常见的多为陆地大块农田区域土壤（Hanson et al., et al., 2007），通过特定环境中重要因素的变化，研究其对土壤固样性的影响。然陆地范围内，对于不受植被影响的环境研究，Nanba 等在 200州的盐沼和基拉韦厄火山灰中的兼性自养细菌 rbcL（cbbL）基布进行研究，来自火山灰的微生物克隆序列属于 rbcL IC 分支，

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