不同海拔高寒草原土壤微生物特征及其适应机制
发布时间：2021-01-22 19:20
三江源自然保护区位于青藏高原的腹地,是我国重要的生态安全屏障和水源涵养区,是维持草地生态系统功能和提供生态服务价值的重要区域。高寒草原是三江源地区重要的草地类型,在维持三江源生态系统稳定中具有举足轻重的作用。但由于人类经济活动和气候变化,高寒草原出现不同程度的退化,导致土壤微生物群落系统发生变化。而土壤微生物在地球化学循环中参与物质降解,促进土壤养分循环和能量流动,其结构和组成的变化既反映了生境变化,也反映了土壤质量和生态功能的改变,对草地生态系统的健康状况具有重要的指示作用。鉴于目前针对不同海拔高寒草原土壤微生物的研究工作还比较少的现状,本研究选取三江源地区高寒草原为研究对象,设置5个不同海拔梯度（3064 m,Ⅰ;3227 m,Ⅱ;3470 m,Ⅲ;3901 m,Ⅳ;4200 m,Ⅴ）,利用Illumina Miseq高通量测序技术、Biolog-ECO微平板技术和荧光定量PCR技术分析不同海拔梯度高寒草原土壤微生物群落结构、组成、多样性及其代谢功能特征,同时通过构建分子生态网络模型,分析高寒草原土壤微生物群落的网络结构,从而揭示高寒草原土壤微生物对海拔变化的适应机制。研究结果如下...
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同海拔梯度高寒草原样地示意图
图 3.1 不同海拔梯度高寒草原植被-土壤理化因子-土壤酶活性关联分析Fig. 3.1 Correlation analysis of vegetation, soil physico-chemical factors and soil enzyme activities inalpine steppes under different altitudes3.2.4 不同海拔梯度高寒草原植被与土壤特性的相关分析由相关分析可知（图 3.1），脲酶与土壤全磷和含水量显著正相关（p＜0.05），与土壤 pH 显著负相关（p＜0.05）。蔗糖酶与磷酸酶和植被盖度显著正相关（p＜0.05），与多酚氧化酶和 pH 显著负相关（p＜0.05）。淀粉酶与各因子之间无显著相关关系（p＞0.05）。蛋白酶与多酚氧化酶和草层高度显著正相关（p＜0.05），与土壤全氮和草地盖度显著负相关（p＜0.05）。纤维素酶与磷酸酶显著正相关（p＜0.05），与多酚氧化酶显著负相关（p＜0.05）。磷酸酶还与土壤全氮含量和氨态氮含量草地盖度显著正相关（p＜0.05），与多酚氧化酶和土壤容重显著负相关（p＜0.05）。多酚氧化酶还与土壤容重和草层高度显著正相关（p＜0.05），与土壤全氮、全碳、氨态氮、含水量以及
图 4.2 不同海拔梯度高寒草原土壤细菌群落 β 多样性Fig 4.2 β-diversity of soil bacterial communities in alpine steppes under different altitudes注：a，b 为 β 指数分布箱线图（基于 unweighted-unifrac 和 weighted-unifrac 距离）, c 和 d 为 细菌群落 PcoA 分析（基于 unweighted-unifrac和 weighted-unifrac）Note: a and b indicate the boxplot of β index based on unweighted-unifrac and weighted-unifrac diatance; c and d indicate the principalcoordinate analysis of bacteria based on unweighted-unifrac and weighted-unifrac diatance.4.2.1.2 不同海拔高寒草原土壤细菌群落多样性在生物多样性和群落调查中，稀释曲线广泛用于判断样本量是否充分以及物种丰富度（species richness）的估计。因此，通过稀释曲线不仅可以判断样本量是否充分，在样本量充分的前提下，还可以对物种丰富度进行预测。由图 4.1（a）可知，稀释曲线变化平缓，说明样本量充分。高寒草原土壤细菌 alpha 多样性指数（测得的物种数，chao 丰度指数，香浓指数等）在各海拔梯度高寒草原之间差异显著（p＜0.05，图 4.1）。图 4.1b 反映样本丰富度（richness）的 chao1 指数箱线图，通过 Wilcoxon 秩和检验，发现测得的物种数在海拔Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ、Ⅰ-Ⅴ等之间差异极显著（p＜0.01），而在海拔Ⅰ-Ⅳ、Ⅲ-Ⅴ、Ⅳ-Ⅴ等之间无显著差异（p＞0.05）。图 4.1（c）反映的是不同样本
本文编号：2993769
【文章来源】：甘肃农业大学甘肃省
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
不同海拔梯度高寒草原样地示意图
图 3.1 不同海拔梯度高寒草原植被-土壤理化因子-土壤酶活性关联分析Fig. 3.1 Correlation analysis of vegetation, soil physico-chemical factors and soil enzyme activities inalpine steppes under different altitudes3.2.4 不同海拔梯度高寒草原植被与土壤特性的相关分析由相关分析可知（图 3.1），脲酶与土壤全磷和含水量显著正相关（p＜0.05），与土壤 pH 显著负相关（p＜0.05）。蔗糖酶与磷酸酶和植被盖度显著正相关（p＜0.05），与多酚氧化酶和 pH 显著负相关（p＜0.05）。淀粉酶与各因子之间无显著相关关系（p＞0.05）。蛋白酶与多酚氧化酶和草层高度显著正相关（p＜0.05），与土壤全氮和草地盖度显著负相关（p＜0.05）。纤维素酶与磷酸酶显著正相关（p＜0.05），与多酚氧化酶显著负相关（p＜0.05）。磷酸酶还与土壤全氮含量和氨态氮含量草地盖度显著正相关（p＜0.05），与多酚氧化酶和土壤容重显著负相关（p＜0.05）。多酚氧化酶还与土壤容重和草层高度显著正相关（p＜0.05），与土壤全氮、全碳、氨态氮、含水量以及
图 4.2 不同海拔梯度高寒草原土壤细菌群落 β 多样性Fig 4.2 β-diversity of soil bacterial communities in alpine steppes under different altitudes注：a，b 为 β 指数分布箱线图（基于 unweighted-unifrac 和 weighted-unifrac 距离）, c 和 d 为 细菌群落 PcoA 分析（基于 unweighted-unifrac和 weighted-unifrac）Note: a and b indicate the boxplot of β index based on unweighted-unifrac and weighted-unifrac diatance; c and d indicate the principalcoordinate analysis of bacteria based on unweighted-unifrac and weighted-unifrac diatance.4.2.1.2 不同海拔高寒草原土壤细菌群落多样性在生物多样性和群落调查中，稀释曲线广泛用于判断样本量是否充分以及物种丰富度（species richness）的估计。因此，通过稀释曲线不仅可以判断样本量是否充分，在样本量充分的前提下，还可以对物种丰富度进行预测。由图 4.1（a）可知，稀释曲线变化平缓，说明样本量充分。高寒草原土壤细菌 alpha 多样性指数（测得的物种数，chao 丰度指数，香浓指数等）在各海拔梯度高寒草原之间差异显著（p＜0.05，图 4.1）。图 4.1b 反映样本丰富度（richness）的 chao1 指数箱线图，通过 Wilcoxon 秩和检验，发现测得的物种数在海拔Ⅰ-Ⅱ、Ⅰ-Ⅲ、Ⅰ-Ⅴ等之间差异极显著（p＜0.01），而在海拔Ⅰ-Ⅳ、Ⅲ-Ⅴ、Ⅳ-Ⅴ等之间无显著差异（p＞0.05）。图 4.1（c）反映的是不同样本
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