检索结果-南通市图书馆

作者：冯秀秀西北大学

学位级别：硕士

根际是养分、水分等物质进入植物根系的门户,根际微生物是植物根部微生态系统的重要组成部分,在土壤有机质分解、各类养分吸收和植被生长发育等方面有着重要的作用。根际土壤微生物受到如土壤、植被、气候等多种因素的共同影响,尽管目... 详细信息

根际是养分、水分等物质进入植物根系的门户,根际微生物是植物根部微生态系统的重要组成部分,在土壤有机质分解、各类养分吸收和植被生长发育等方面有着重要的作用。根际土壤微生物受到如土壤、植被、气候等多种因素的共同影响,尽管目前关于根际微生物研究众多,但其结果并不一致。秦岭是我国南北气候分界线,具有丰富且特殊的动植物多样性特征,其主峰太白山是秦岭最高峰,太白山巨大的海拔高差和特殊的地理环境状况,使得山地土壤、植被、气候垂直带谱复杂且分带明显,因此为我们研究根际土壤胞外酶活性和微生物群落特征提供了天然的实验平台。本研究以秦岭太白山北坡海拔1300 m～2600 m的10个海拔梯度的四种典型植被类型的根际土壤为研究对象,研究太白山根际土壤理化性质、胞外酶活性及微生物群落的海拔分布格局,分析太白山根际土壤-微生物-植物群落之间的互作关系。主要研究进展和结论如下:(1)太白山1300 m～2600 m的中低海拔处,有较高的物种多样性和丰富度。随海拔升高,区域内典型植被类型从下到上依次为锐齿槲栎林、辽东栎林、红桦林和牛皮桦(又称糙皮桦)林。乔木、草本和灌木层物种多样性(Shannon多样性)和丰富度(richness)指数均在辽东栎林和红桦林带内,即海拔1915 m～2405 m处最高。(2)随海拔升高,各根际土壤理化性质指标及微生物生物量指标呈不同趋势的显著性变化。而在不同植被带内,根际土壤p H、可溶性有机氮、C:N比、MBP、MBC:MBN比和MBN:TN比均无显著差异。说明海拔对根际土壤理化性质及微生物生物量的影响较植被带大。p H、含水率、容重、可溶性有机碳、铵态氮等根际土壤性质指标主要与灌木群落特性关系显著,而根际土壤C、N、P及其计量比和微生物生物量C、N、P及其计量比主要与乔木和草本群落特性显著相关。(3)随海拔升高,根际土壤胞外酶BG、BX、CBH、NAG和AKP活性呈先增后降的变化趋势,且均在海拔1915 m处时酶活性最高。BG:NAG、BG:AKP和矢量长度在低海拔处较大,NAG:AKP比随海拔的升高呈先增后降的变化趋势,矢量角度则在高海拔处较高,表明根际土壤在低海拔处相对较强的C限制和高海拔处相对较强的P限制。在不同植被带内,根际土壤五种胞外酶活性在红桦林带和辽东栎林带内显著高于其余两个植被带,而生态酶计量比则在锐齿槲栎林带内显著大于其余三个植被带。根际土壤胞外酶活性随海拔变化的主要影响因子是植物群落多样性、根际土壤含水率、容重、C、N、P、微生物生物量C、N、P、MBC:MBN比以及MBC:SOC比。(4)根际土壤微生物α多样性指数整体表现为:细菌>丛枝菌根真菌>真菌。海拔对根际土壤细菌、真菌和丛枝菌根真菌的α多样性有着极显著的影响,而不同植被类型下,细菌和真菌α多样性的变化无显著差异。微生物β多样性在不同海拔及植被类型下表现出明显的分离效应。细菌、真菌和丛枝菌根真菌的主要优势菌门在不同海拔上呈现出不同趋势的显著性变化,相比之下,微生物群落组成在植被带间的差异较小。微生物群落随海拔变化的主要驱动因子是植物群落多样性、根际土壤C、N、P、含水率、微生物生物量C、N、P。

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秦岭锐齿栎林带植物-土壤化学计量比值及碳氮组分对土壤微生物群落和胞外酶的影响

秦岭锐齿栎林带植物-土壤化学计量比值及碳氮组分对土壤微生物群...

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作者：解梦怡西北大学

学位级别：硕士

土壤酶活性和微生物群落组成会随着生态系统中底物化学计量特征的变化而改变,从而强烈影响着养分周转速率和底物分解速度,进而对生态系统中养分循环过程造成影响。山地森林生态系统中,由于海拔高度变化导致植被和土壤出现分异,并会进一... 详细信息

土壤酶活性和微生物群落组成会随着生态系统中底物化学计量特征的变化而改变,从而强烈影响着养分周转速率和底物分解速度,进而对生态系统中养分循环过程造成影响。山地森林生态系统中,由于海拔高度变化导致植被和土壤出现分异,并会进一步引起土壤微生物和酶活性发生变化。然而以往研究多集中于大尺度海拔高度变化(530-3767 m内)的植物-土壤-微生物相互关系上,且由于植被类型差异导致结论并不统一。而以微尺度海拔梯度植物-土壤为研究对象,能够消除不同植被类型带来的差异,更能够准确地反映山地森林生态系统中植物、土壤和微生物间的相互作用关系。本研究基于生态化学计量学理论,以6个海拔高度(分别为1308 m、1403 m、1503 m、1603 m、1694 m和1803 m)的秦岭锐齿栎林系统为研究对象,通过野外试验和室内分析相结合的方法,在微海拔尺度上研究了海拔高度微变化过程中的植物-土壤系统C:N:P比化学计量特征、土壤碳氮组分和土壤微生物指标的变化规律,旨在阐明秦岭锐齿栎林带“植物-土壤-微生物”系统整体响应关系,为进一步了解山地森林生态系统养分循环过程机制提供理论支撑。研究得出的主要结论如下:(1)秦岭锐齿栎林不同海拔梯度上植物-土壤C、N、P含量及其化学计量比变化特征在秦岭锐齿栎林带中,植物-土壤C、N、P含量及其化学计量比在海拔1308-1803m间呈现出不同的趋势,其中,叶片N、P与细根P均随海拔上升呈先增后减趋势,而凋落物与细根N含量随海拔变化趋势为先减后增;凋落物C:P比和N:P比在海拔梯度上无显著差异,叶片化学计量比、凋落物及细根C:N比随海拔上升总体呈上升趋势,细根C:P比与N:P比则呈现出先减后增的趋势;土壤C、N、P均在海拔梯度上呈先增后减趋势,而C:N比、N:P比随海拔变化无显著差异。在植物-土壤体系中,C:N比联系更为紧密,说明在锐齿栎林带中C:N比相较于其他两个比值更能较好的反映出植物-土壤系统中元素的互馈关系。(2)秦岭锐齿栎林不同海拔梯度上土壤碳、氮组分含量变化特征土壤碳、氮组分含量在锐齿栎林带中均有明显变化。除铵态氮外,土壤微生物量碳氮、可溶性有机碳氮及硝态氮均随着海拔上升呈现出先增后减的趋势。此外,在所研究的锐齿栎林中土壤铵态氮与硝态氮含量范围分别为3.30-18.50 mg·kg和0.20-0.41 mg·kg,6个海拔铵态氮含量均显著高于硝态氮,说明该区域土壤氮素矿化以氨化作用为主。相关性分析发现,锐齿栎林带植物-土壤系统化学计量特征对土壤碳氮组分均有显著影响,其中植物化学计量比对其影响较大,尤其是植物C:N比。(3)秦岭锐齿栎林不同海拔梯度上土壤微生物指标的变化特征随着海拔上升,5种土壤酶活性变化趋势各不相同。其中纤维二糖水解酶和β-葡萄糖苷酶随海拔升高整体呈先增后减趋势,木糖苷酶与之相反;β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶与碱性磷酸酶在1408 m-1694 m呈下降趋势,在1803 m处有所升高;土壤总体酶活性在海拔间整体表现为降低趋势,与1308 m海拔相比,1694 m海拔土壤总体酶活性显著下降了63.92%。锐齿栎林带平均土壤酶C:N:P活性比约为1:1:0.8,被限制在一个相当窄的范围内,但在不同海拔梯度上又表现出明显的差异。除真菌alpha多样性外,土壤微生物丰富度和alpha多样性随海拔升高呈现出先增后减的趋势,其中,相比于1803 m海拔处,1308 m、1408 m、1503 m、1603 m和1694 m细菌alpha多样性分别高出14.17%、15.01%、16.51%、16.07%、和12.78%,而真菌在1503 m、1603m、1694 m和1803 m海拔间无显著差异。细菌和真菌beta多样性在不同海拔梯度上存在明显的聚集和分离效应。在微生物群落中,细菌优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)与酸杆菌门(Acidobacteria),占细菌群落的70%以上;真菌优势菌门为担子菌门(Basidiomycota),占总相对丰度的50%-90%。此外,各菌门相对丰度在不同海拔梯度上差异显著。(4)秦岭锐齿栎林不同海拔梯度上植物-土壤系统及碳氮组分对微生物指标的影响相关性分析和冗余分析结果表明,在秦岭锐齿栎林带不同海拔梯度上,土壤酶活性及化学计量比与土壤微生物(细菌和真菌)受到植物和土壤C、N、P资源及土壤碳氮组分不同程度上的调控。其中,各海拔间土壤酶活性及其化学计量比的差异与土壤微生物量(MBC、MBN)关系较为密切。而对于土壤微生物来说,土壤活性碳氮组分是调控其在微海拔尺度上变化的主要因子。

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秦岭太白山土壤碳库分解速率及其影响因素

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作者：胡汗西北大学

学位级别：硕士

森林土壤碳库作为全球最大的土壤碳库,其含量约占全球土壤碳库含量的40%。因此,森林土壤碳库的微小的变化都会对大气中的CO浓度和全球碳平衡产生深远的影响。随着全球变暖的日益加剧,不同海拔的森林土壤碳库对变暖的响应受到了越来越多... 详细信息

森林土壤碳库作为全球最大的土壤碳库,其含量约占全球土壤碳库含量的40%。因此,森林土壤碳库的微小的变化都会对大气中的CO浓度和全球碳平衡产生深远的影响。随着全球变暖的日益加剧,不同海拔的森林土壤碳库对变暖的响应受到了越来越多的关注,其受到如微生物量、胞外酶、土壤团聚结构等多种因素的共同影响。太白山作为秦岭的主峰,是中国森林生态系统的典型代表,其自然地理条件独特、生物多样性丰富、植被固碳功能潜力巨大,为开展森林土壤碳库分解的相关研究提供天然的实验平台。本研究通过以秦岭太白山北坡海拔1500 m-2600 m的4种典型植被类型的土壤作为研究对象,研究了目标土壤在培养过程中其土壤呼吸、土壤理化性质、微生物量、胞外酶活性等的变化特征,阐明了森林土壤碳库分解速率在不同温度下的变化规律及其调控因子,揭示了不同海拔的森林土壤碳库分解对升温的响应及其潜在机理。取得以下主要结论:(1)在森林土壤原状土中,随着海拔的上升,活性碳库占比从33.0%下降至29.2%,缓性碳库占比从35.0%下降至33.1%,惰性碳库占比从32.5%升高至37.7%。土壤活性碳库、缓性碳库、惰性碳库的平均Q10值为1.2、2.8、4.1。这表明,高海拔的森林土壤碳库对升温更敏感,其主要原因是升温诱导的CO加速排放主要来源于土壤惰性碳库和缓性碳库,而极少来自于活性碳库。(2)4个海拔的森林土壤原状土在经过15℃、25℃、35℃下培养336天后,其中微生物量碳(MBC)平均降低了84.0%、87.0%、88.0%;β-葡萄糖苷酶(BG)平均降低了48.4%、82.1%、92.1%;β-N-乙酰氨基葡萄糖酶(NAG)平均降低了73.9%、88.0%、98.2%;亮氨酸氨基肽酶(LAP)平均降低了89.4%、80.6%、89.8%;β-木糖苷酶(BX)平均增加了2.1倍、7.2倍、9.3倍。结果表明,升温会驱动微生物群落减少BG的产量,以增加BX,NAG、LAP的产量,这种对胞外酶的重新分配的方向和幅度与海拔高度显著相关。(2)在森林土壤团聚体中,微团聚体的活、缓、惰性碳库平均占比分别是19.6%、14.4%、66.1%;中团聚体的平均占比分别是25.5%、36.8%、37.7%;大团聚体的平均占比分别是25.1%、29.3%、45.6%。这表明,微团聚体拥有良好的固碳能力,但是对升温较为敏感,中团聚体和大团聚体土壤呼吸所排放的CO的主要来源。

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黄土高原刺槐林恢复后土壤微生物养分利用策略的季节动态

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作者：王福慧西北大学

学位级别：硕士

人工林恢复是黄土高原生态系统修复重建的主要措施之一,而土壤中最活跃的微生物不可避免的受到该过程影响。除此之外,微生物养分利用策略(元素利用效率和胞外酶)作为土壤碳循环中最关键的环节,还受到气温、降水、日照等诸多影响,而这些... 详细信息

人工林恢复是黄土高原生态系统修复重建的主要措施之一,而土壤中最活跃的微生物不可避免的受到该过程影响。除此之外,微生物养分利用策略(元素利用效率和胞外酶)作为土壤碳循环中最关键的环节,还受到气温、降水、日照等诸多影响,而这些气候因子都包括在季节动态之上。自1999年退耕还林至今,黄土高原生态环境质量得到明显改善,植被覆盖度由31.6%提升到62.8%,是中国脆弱生态系统通过植被恢复的典型代表,为开展人工林恢复地土壤微生物养分利用策略研究提供了天然的实验平台。然而,目前对微生物养分利用策略在季节动态上的响应研究仍较为缺乏,且已有季节动态试验研究中由于植被种类、恢复年限差异,导致结论并不统一。基于此,本研究选择延安市安塞区4个不同恢复年限(46年、30年、20年、16年)刺槐林土壤为研究对象,阐明季节动态上(春季、夏季、秋季)土壤养分含量、胞外酶活性及元素利用效率的变化特征,揭示了季节动态对土壤理化性质及微生物养分利用策略的影响机制,并为“双碳”背景下进一步理解碳循环过程提供参考依据。研究得出主要结论如下:(1)不同年限人工林恢复后,土壤养分含量及组成在季节动态上存在显著差异,且较农田土明显增加。土壤有机碳(SOC)、可溶性有机磷(DOP)、C:N、C:P在夏季显著高于春秋季节。其中,SOC在夏季较春季的增幅区间为133%—392%,在16年增幅最大;较秋季的增幅区间为352%—616%,在30年增幅最大。DOP在夏季较春季的增幅区间为483%—658%,在16年增幅最大;较秋季的增幅区间为15%—731%,在46年增幅最大。土壤可溶性有机氮(DON)、DON:DOP在夏季显著低于春秋季节,其中DON在夏季较春季、秋季的降幅区间分别为17%—65%、22%—70%,均在46年降幅最大。各恢复年限SOC含量较农田土平均增加309%。(2)各恢复年限土壤水解酶活性及其矢量角度在季节动态上存在显著差异,而氧化酶活性在不同季节上无显著差异。土壤C获取酶活性(BG、BX、CBH)、N获取酶活性(LAP、NAG)的季节动态均为夏季显著大于春季、秋季。其中,C获取酶活性在夏季较春季的增幅区间为19%—97%,在16年增幅最大;秋季的增幅区间为71%—271%,在30年增幅最大。N获取酶活性在夏季较春季增幅区间为31%—96%,在30年增幅最大;较秋季的增幅区间为22%—129%,在16年增幅最大。而P获取酶活性(AKP)的季节动态表现为夏季显著小于春季、秋季,降幅区间分别为65%—82%、30%—81%,均在20年降幅最大。各恢复年限胞外酶矢量角度(VA)的季节动态表现为夏季低于45°,而春季、秋季均高于45°,这表明土壤在夏季处于较强的N限制,在春秋季节处于相对较强的P限制。(3)各恢复年限元素利用效率在季节动态上存在显著差异,但C利用效率(CUE)、N利用效率(NUE)、P利用效率(PUE)对季节的变化表现出不同的响应。CUE的季节动态表现为夏季显著低于春秋季节,夏季CUE平均为0.09,春季、秋季CUE分别为0.31、0.53;而NUE、PUE的季节动态表现为夏季显著高于春秋季节,夏季NUE、PUE平均为0.94、0.96,春季NUE、PUE分别为0.76、0.77,秋季NUE、PUE分别为0.40、0.25。这说明微生物在春秋季节有更多的C固持以及N、P矿化,在夏季有更多的CO排放及N、P固持。(4)季节动态、恢复年限可通过改变土壤养分情况进而调控微生物养分利用策略。季节动态可以通过气候因子改变土壤养分组成,作用于C、N获取酶活性和元素利用效率。而恢复年限仅可通过改变土壤有机碳组分间接影响N获取酶活性。CUE、NUE、PUE主要受C:N不平衡的影响,C获取酶、N获取酶主要受SOC、DOC的影响,P获取酶主要受TN、DON、TP、DOP的影响。

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黄土丘陵区刺槐林恢复中根际土壤微生物碳利用效率的季节动态

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作者：周林燕西北大学

学位级别：硕士

根际微生物是植物根部微生态系统的重要组成部分,对土壤有机质分解、养分吸收和植被生长等方面有重要作用。根际微生物生长代谢在季节交替中,随气候呈周期性变化,对陆地生态系统碳循环具有重要意义。然而目前国内外对根际土壤微生物的... 详细信息

根际微生物是植物根部微生态系统的重要组成部分,对土壤有机质分解、养分吸收和植被生长等方面有重要作用。根际微生物生长代谢在季节交替中,随气候呈周期性变化,对陆地生态系统碳循环具有重要意义。然而目前国内外对根际土壤微生物的季节动态变化研究较为匮乏。造林对陆地生态系统影响深远,其中土壤微生物群落响应最迅速且变化最显著。因此本文选取黄土丘陵区不同恢复年限刺槐林地作为研究对象,以农田土为对照,采用生态化学计量学的方法,研究三个季节分别为春季（2021年3月）、夏季（2021年6月）、秋季（2020年10月）下根际土壤养分、微生物量、胞外酶、微生物养分限制及碳利用效率的变化特征,同时运用Pearson相关分析和冗余分析（RDA）等统计学方法从根际微生态角度探讨刺槐林-土壤-微生物之间的相互耦合关系,阐明土壤微生物碳利用效率在季节变化下的变化规律及调控因子。主要研究进展和结论如下:（1）根际土壤养分、微生物量、胞外酶、养分限制及微生物碳利用效率有显著的季节动态变化。其中有机碳（SOC）、有机碳:全氮（SOC:TN）、有机碳:全磷（SOC:TP）、β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1,4-木糖苷酶（BX）、碳磷酶化学计量比（EEAC:P）、氮磷酶化学计量比（EEAN:P）随季节变化的趋势为夏季＞春季＞秋季,夏季较春季增加了6.79%-166.32%,春季较秋季增加了11.04%-208.60%。全氮（TN）、硝态氮、溶解性有机氮（DON）、微生物量氮（MBN）的季节变化特征为春季＞夏季＞秋季。春季较夏季增加了13.15%-51.01%,夏季较秋季增加了30.80%-83.93%。全磷（TP）、速效磷、微生物量磷（MBP）随季节变化的趋势为春季＞秋季＞夏季,春季较秋季增加了21.28%-118.32%,秋季较夏季增加了2.83%-12.15%。矢量长度（VL）、矢量角度（VA）、微生物碳利用效率（CUE）的季节变化特征为秋季＞春季＞夏季。秋季较春季增加了4.92%-21.66%,春季较夏季增加了1.32%-248.76%。（2）季节动态下SOC:TP解释了胞外酶变异的37.5%,是影响胞外酶变异的主要因子。根际土壤养分及胞外酶显著影响着微生物养分限制和微生物碳利用效率（CUE）,其中EEAN:P、DON分别解释了微生物养分限制变异的37.8%、24.2%,是影响微生物养分限制变异的主要因子。SOC、DOP、氨态氮、SOC:TP和BG、EEAC:P、EEAN:P对CUE有显著负面影响（P＜0.01）。（3）季节变化下研究区春夏秋三季刺槐林根际土壤微生物生长代谢都受到不同程度的磷限制,表明土壤磷含量是黄土丘陵区人工刺槐林生长发育的关键受限因子,并且磷限制一定程度上会增加碳限制。农田土较刺槐林根际土微生物相对碳限制、磷限制较强,表明与农田土相比,退耕还林一定程度上缓解了土壤微生物碳、磷限制。（4）随植被恢复进程,0-10 cm根际土壤微生物CUE大体呈减小趋势,表明随植被恢复进程刺槐林根际微生物固碳能力逐渐减弱,同时发现仅有16年刺槐林根际微生物CUE较农田土要高,表明在退耕还林后期根际微生物的碳固持能力较差。根际微生物CUE随季节变化时秋季最大,夏季最小。意味着研究区夏季根际微生物存在相对大量的碳损失。另外只有秋季根际微生物CUE较农田土高,表明刺槐林根际土壤碳封存主要发生在秋季。

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秦岭太白山土壤胞外酶活性和碳水化合物酶基因对海拔梯度的响应

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作者：马寰菲西北大学

学位级别：硕士

森林土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,其发生微小的变化都会对大气CO含量和全球碳平衡产生深远影响。土壤胞外酶作为森林土壤碳库分解的重要驱动力,在土壤养分循环和能量流动中起着重要作用。而海拔梯度变化引起环境因子和土壤基质... 详细信息

森林土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库,其发生微小的变化都会对大气CO含量和全球碳平衡产生深远影响。土壤胞外酶作为森林土壤碳库分解的重要驱动力,在土壤养分循环和能量流动中起着重要作用。而海拔梯度变化引起环境因子和土壤基质的差异,直接或间接调控土壤胞外酶活性变化。在此背景下,本研究以秦岭太白山1503 m、1915 m、2451 m、2753 m和3182 m的土壤为研究对象,通过测定土壤胞外酶活性、土壤理化性质、微生物量等指标,结合生态化学计量理论和宏基因组学技术,揭示土壤胞外酶及酶化学计量沿海拔梯度变化的调控因子,探索微生物应对化学计量失衡和营养限制的对策,阐明海拔梯度上功能微生物类群对微生物源碳的分解机制。取得以下主要结论:(1)研究区域(1503-3182 m)内,土壤β-1,4-葡萄糖苷酶(BG)、β-1,4-木糖苷酶(BX)、纤维二糖水解酶(CBH)、亮氨酸氨基肽酶(LAP)、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶(NAG)、酸性磷酸酶(ACP)、多酚氧化酶(PPO)和过氧化物酶(PER)沿海拔梯度上升整体呈现出波动升高的趋势,均在海拔3182 m处酶活性最高,总体表现出中低海拔酶活性较低,高海拔酶活性较高。此外,土壤含水率、有机碳、全氮、总磷、可溶性有机磷、可溶性有机碳分别解释土壤胞外酶活性和酶计量比变异的61.2%、60.2%、57%、51.3%、39.6%、39.6%。(2)研究区域内,土壤微生物量沿海拔的变化与有机质含量变化趋势基本一致,均随着海拔的上升而升高。5个海拔土壤微生物群落在C:N和C:P水平上均处于稳态,土壤微生物群落均具有较高的氮利用率(NUE)和磷利用率(PUE)。土壤微生物通过调整胞外酶活性和酶化学计量比值以及通过调节元素利用效率以适应化学计量失衡。(3)土壤糖苷水解酶家族(GHs)和辅助氧化酶家族(AAs)丰度沿海拔梯度上升呈下降的变化趋势,细菌群落在微生物源碳分解中起着主要作用。此外,土壤可利用底物(土壤有机碳、全氮、铵态氮和硝态氮)沿海拔梯度诱导了分解微生物源碳的微生物的变化。

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陕北典型流域植被恢复过程中植物-土壤-微生物特征及协同效应

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作者：白丽西北大学

学位级别：硕士

随着生态环境问题的日益突出,对脆弱生境植被的恢复与重建成为当前的研究热点之一。本研究采用时空替代法,以陕北典型流域植被为研究对象,从时间尺度上系统研究了黄土高原弃耕地恢复至草地和刺槐过程中植物群落、土壤理化性质、微生物... 详细信息

随着生态环境问题的日益突出,对脆弱生境植被的恢复与重建成为当前的研究热点之一。本研究采用时空替代法,以陕北典型流域植被为研究对象,从时间尺度上系统研究了黄土高原弃耕地恢复至草地和刺槐过程中植物群落、土壤理化性质、微生物群落的动态变化及其协同效应。（1）随着植被恢复年限的增加,草地和刺槐植物群落多样性指数呈现出不同程度的增长趋势,其中,草地植物群落覆盖度、丰富度、多样性和均匀度自恢复20年至恢复40年分别显著增加了47.13%、41.20%、13.40%和10.34%;刺槐林下植物群落覆盖度、丰富度、多样性和均匀度自恢复17年至恢复42年分别增加了81.90%、85.68%、28.16%和22.73%,其中覆盖度呈显著增加的变化趋势。（2）随着植被恢复年限的增加,草地和刺槐林地土壤有机碳、氮和土壤含水率均呈显著增加的趋势,土壤总磷在草地中表现为显著增加,在刺槐林中整体呈增加趋势,但没有表现出显著性,土壤pH和容重在整个植被恢复过程中呈波动性变化,没有明显的演替趋势。（3）植被恢复不可避免的会引起微生物群落的变化,因此,随着恢复年限的增加,细菌α多样性显著增加,真菌α多样性没有表现出显著增加趋势,但其在各恢复阶段的增长幅度均高于细菌α多样性;微生物β多样性在各恢复阶段间存在着明显的分离效应;细菌群落组成整体表现为以营养贫瘠型Actinobacteria向营养富集型Proteobacteria过渡的变化趋势,Ascomycota在真菌群落组成中占据优势地位;随着恢复演替的进行,草地和刺槐林地中MBC、MBN和土壤胞外酶整体表现为显著增加的变化趋势。（4）在整个植被恢复过程中草地和刺槐林地的植被-土壤-微生物三者之间的响应略有不同,草地整体表现为除土壤pH和容重之外其余环境因子均与微生物群落有不同程度的显著相关性;刺槐林地整体表现为除土壤总磷和pH之外其余环境因子均与微生物群落之间显著相关,表明虽然植物群落和土壤理化性质对微生物群落变化均有响应,但响应程度不同,植物群落对微生物群落的响应程度较土壤理化性质略强。

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森林土壤磷循环功能基因变化特征及其影响因素

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作者：李益西北大学

学位级别：硕士

微生物在土壤磷循环中起着举足轻重的作用,然而森林土壤中微生物磷循环功能基因在海拔和纬度上的变化,以及森林土壤微生物磷循环功能基因的调节机制尚不明确。因此,我们分别选取了秦岭太白山1503 m、1915 m、2451 m、2753 m和3182 m海... 详细信息

微生物在土壤磷循环中起着举足轻重的作用,然而森林土壤中微生物磷循环功能基因在海拔和纬度上的变化,以及森林土壤微生物磷循环功能基因的调节机制尚不明确。因此,我们分别选取了秦岭太白山1503 m、1915 m、2451 m、2753 m和3182 m海拔以及中国23°N到45°N的10个森林土壤样地,利用宏基因组学技术研究了森林土壤微生物群落中磷缺乏响应调节基因、参与磷吸收和转运基因以及参与无机磷溶解和有机磷矿化基因的丰度变化特征。通过构建PLS-PM模型并使用VPA分析,探究了气候、土壤环境、土壤基质和微生物群落特征对土壤磷循环功能基因丰度的影响。取得了以下结论:(1)在秦岭海拔梯度上,三类磷循环功能基因丰度均沿海拔梯度有不同程度的增加,范围分别为565.29～667.81、1280.64～1890.94和1449.04～1720.58。在中国纬度梯度上,由高到低10个纬度梯度中,三类磷循环功能基因丰度没有明显的变化规律,范围分为别494.01～645.99、1076.09～1831.47、1447.127～2065.68,但温带地区的磷循环功能基因比亚热带地区高4.57%。总体而言磷循环功能基因丰度按照参与无机磷溶解和有机磷矿化基因>参与磷吸收和转运基因>磷缺乏反应调节基因的顺序排列。(2)无论是在秦岭海拔梯度上还是中国纬度梯度上,参与土壤磷循环的关键基因都包含gcd、pst SACB、pit、pho B等基因。海拔梯度和纬度梯度筛选出的参与土壤磷循环的关键菌门均为酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和变形菌门(Proteobacteria)。(3)根据PLS-PM和VPA分析,在秦岭海拔梯度上,土壤基质是驱动磷缺乏响应调节基因丰度的主要因素,解释比例为24.63%。土壤环境是驱动参与磷吸收和转运基因及参与无机磷溶解和有机磷矿化基因丰度的主要因素,所占解释比例分别为10.02%和39.56%。(4)在中国纬度梯度上,分别对温带和亚热带地区进行了对比分析,磷缺乏响应调节基因在温带和亚热带的主要影响因素都是土壤微生物群落特征,解释比例分别为37.85%、28.88%,参与磷吸收和转运基因在温带和亚热带的主要影响因素分别是气候和土壤基质,解释比例分别为78.48%、57.83%,参与无机磷溶解和有机磷矿化基因在温带和亚热带的主要影响因素分别是土壤基质和气候,解释比例分别为88.18%、38.56%。总的来说,气候、土壤环境、土壤基质及土壤微生物群落特征在温带地区对三类磷循环功能基因丰度的调控均强于其对亚热带地区基因丰度的调控。总之,本研究探明了秦岭海拔梯度及中国纬度梯度土壤磷循环功能基因丰度的变化特征,构建并量化了气候、土壤环境、土壤基质和微生物群落特征对森林土壤磷循环功能基因丰度的影响机制模型。研究从微生物功能基因的角度对样点及中国尺度土壤磷循环的调控机理进行了全新阐释,为森林土壤磷循环在功能基因层面上的研究奠定了理论基础。

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