青藏高原高寒草甸不同海拔土壤微生物功能多样性

发布时间：2020-09-30 08:59

　　土壤微生物群落功能多样性对维持生态系统功能和稳定性具有非常重要的意义。为探究青藏高原高寒草甸不同海拔梯度下土壤微生物碳源和土壤胞外酶活性利用差异以及影响因素,运用Biolog微平板技术和胞外酶活性测定技术,研究了西藏当雄县草原站4300-5100m的6个不同海拔梯度下土壤微生物群落碳代谢多样性和胞外酶活性,以及与土壤,植被和气候等环境因子之间的关系,主要得出以下结论:(1)青藏高原高寒草甸土壤微生物碳源代谢多样性和胞外酶活性都具有明显的垂直地带性差异,在中间海拔4800 m处取得最高。土壤微生物对不同类型碳源利用强度存在一定的差异,微生物功能多样性的垂直地带性差异主要体现在对碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类碳源的利用上。土壤微生物群落碳代谢多样性和胞外酶活性随海拔上升均呈现先上升后下降的单峰变化趋势。(2)不同海拔土壤微生物群落碳代谢多样性是土壤、植物和气候等多重环境因子综合作用结果,其中土壤含水量、植被丰富度和MAP(Mean annual precipitation,MAP)是导致不同海拔土壤微生物群落碳代谢多样性差异的关键环境因子。土壤胞外酶活性在海拔梯度上的分异与多种环境因子显著相关,其中TN(Total nitrogen,TN),SOC(Soil organic carbon,SOC),土壤含水量,MAT(Mean annual temperature,MAP)和MAP是导致不同海拔土壤胞外酶活性变异的关键环境因子。本研究通过对青藏高原高寒草甸不同海拔梯度对土壤微生物群落碳代谢多样性和土壤酶活性的影响,并分析了影响土壤微生物群落碳代谢多样性和土壤酶活性的主要环境因子。发现海拔梯度的变化显著影响了土壤微生物分布状况,在中部海拔地区的土壤微生物活性最高。多种环境因子,包括土壤、植物和气候都会对土壤微生物产生重要影响。所以,在全球气候变暖和高寒草甸趋于退化的大背景下,期望借助该研究为青藏高原高寒草甸地区的土壤质量监测、植被恢复和可持续生态系统管理建设等提供理论科学依据。
【学位单位】：河北工程大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S812.2
【部分图文】：

土壤微生物群落,颜色变化,单孔,碳源代谢

3.2.1 不同海拔土壤微生物碳源代谢活性及功能多样性指数变化不同海拔土壤微生物群落单孔平均颜色变化率反映了微生物群落碳源的利用强度。由图1可知，六种不同海拔梯度土壤微生物AWCD值均随时间的延长而升高。不同海拔下土壤微生物群落单孔平均颜色变化率大小顺序为：4800 m>4950m>4400 m>4650 m>5100 m>4300 m，表明4800—4950 m海拔地区土壤微生物碳源代谢强度最高。随着海拔上升，除均匀度指数变化不太明显外，Shannon 多样性指数和碳源利用丰富度指数差异显著，其中在4800—4950 m海拔的三类多样性指数明显高于其他海拔梯度(表2)。图 1 不同海拔土壤微生物群落单孔平均颜色变化率Fig. 1 Variation in AWCD of soil microbial community over time at different elevations

碳源利用,小写字母,土壤微生物群落,土壤微生物

图 2 不同海拔下土壤微生物 6 类碳源利用强度Fig.2 Utilization of 6 types of carbon sources of soil microbial community柱形上方不同小写字母表示不同海拔之间吸光值差异显著(P< 0.05)3.2.3 不同海拔土壤微生物群落代谢差异PCA 分析表明不同海拔土壤微生物群落在碳源利用上有明显的分异，可见海拔变化对土壤微生物群落碳代谢特征有显著影响（图 3）。其中主成分 1（PC1）和主成分 2（PC2）的方差贡献率分别为 47.6%和 21.3%，累计方差贡献率为 68.9%。

土壤微生物群落,主成分分析,碳水化合物类,碳源

图 3 不同海拔土壤微生物群落代谢主成分分析Fig.3 Principle component analysis（PCA）of carbon utilization of soil microbial community adifferent elevations初始载荷因子反映主成分与碳源利用的相关系数，载荷因子越高表示碳源对主成分的影响越大。从表 5 可以看出，与 PC1 有较高相关性的碳源有 9 种，与PC2 有较高相关性的碳源仅有 2 种。综合以上发现我们也发现，微生物碳源代谢多样性的垂直地带性差异主要体现在碳水化合物类、氨基酸类和羧酸类，其中碳水化合物类的贡献作用尤为突出。

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