西藏岗巴拉山土壤细菌多样性海拔分布格局与群落构建

作     者：李伊凡 

作者单位：西藏大学 

学位级别：硕士

导师姓名：拉琼

授予年度：2023年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：岗巴拉山 土壤细菌 理化因子 土壤酶活性 多样性 群落构建 

摘      要：揭示山地土壤细菌群落海拔分布格局可加深对山地生态系统中沿环境梯度土壤细菌群落结构及其影响因子关系的理解,对保护规划和利用山地微生物多样性资源有重要科学意义,然而,目前对精细尺度下的青藏高原山地土壤细菌群落多样性分布格局与环境因子关系研究鲜有涉及。为了解高原山地生态系统土壤细菌群落多样性沿海拔分布格局与群落构建机制,本研究以西藏岗巴拉山为研究对象,于2020年9月在岗巴拉山南坡海拔3800 m至4900 m之间每隔100 m垂直高度设置1个海拔样带,共计12个海拔样带,在每个海拔样带又设置6个重复样方,共采集土壤样品72个,通过测定土壤理化性质和酶活性、提取土壤细菌DNA并进行高通量测序,研究了岗巴拉山土壤细菌群落结构、多样性和群落构建机制及其与土壤理化因子和酶活性关系。主要结论如下:(1)岗巴拉山土壤理化性质沿海拔梯度呈不同的变化趋势,土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、碱解氮(AN)和总磷(TP)含量随海拔升高而显著增加,土壤有效磷(AP)和p H随海拔升高而显著减小,岗巴拉山土壤碳氮比(C/N)沿海拔梯度无明显变化趋势,土壤理化性质的变化主要受海拔变化引起的土壤酶活性、植被类型和土壤微生物群落的影响。(2)岗巴拉山土壤酶活性随海拔升高并无显著变化趋势,土壤酶中几丁质酶(Chitin synthetase)活性最高,其次是中性磷酸酶(Neutral phosphatase)、β-葡萄糖苷酶(β-D-Glucosidase)、多酚氧化酶(Polyphenol oxidase)和酸性蛋白酶(Acidic protease),碱性蛋白酶(Alkaline protease)活性最低。岗巴拉山土壤理化性质与土壤酶活性间有显著相关性,海拔与几丁质酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶呈显著负相关,与酸性蛋白酶和中性磷酸酶呈显著正相关。(3)岗巴拉山土壤细菌群落共包含36门125纲307目477科838属1878种8914个OTU,土壤细菌群落丰富度随海拔升高呈先升高再降低的分布趋势,土壤细菌群落特异性沿海梯度呈倒U型模式。岗巴拉山土壤细菌群落的优势细菌门为放线菌门、酸杆菌门、变形菌门、绿弯菌门、疣微菌门和芽单胞菌门等,放线菌门、芽单胞菌门、Myxococcota和拟杆菌门的相对丰度随海拔升高显著减小,疣微菌门和甲基单胞菌门的相对丰度随海拔升高显著增大,海拔对岗巴拉山土壤细菌群落组成有显著影响。(4)岗巴拉山土壤细菌群落Alpha多样性总体上随海拔升高而逐渐降低,土壤细菌群落Shannon指数值随海拔升高而显著降低;土壤细菌群落Simpson指数值随海拔升高而显著升高;土壤细菌群落Ace指数值随海拔升高呈单峰变化趋势;土壤细菌群落Chao指数值值随海拔升高呈单峰变化趋势。岗巴拉山土壤细菌群落Beta多样性沿海拔梯度有显著差异,海拔对岗巴拉山土壤细菌多样性与群落结构差异有显著影响,且不同海拔分组土壤细菌群落组内差异小于组间差异。(5)土壤理化因子是影响岗巴拉山土壤细菌群落特征的关键环境因素,土壤酶活性对土壤细菌群落组成有一定影响。p H是对土壤细菌群落影响最大的环境因子,其次是碱解氮、总氮、有效磷、总磷、有机碳和碳氮比;p H和有效磷与土壤细菌群落多样性正相关,碱解氮、总氮、总磷、有机碳和碳氮比与土壤细菌群落多样性负相关。土壤中性磷酸酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶、几丁质酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶和过氧化物酶对优势细菌门有显著影响,几丁质酶、过氧化物酶和β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶与土壤细菌群落多样性正相关,中性磷酸酶、中性蛋白酶、酸性蛋白酶与土壤细菌群落多样性负相关。(6)岗巴拉山土壤细菌群落构建机制由随机性过程主导,确定性因素在群落构建过程中也起着重要作用。土壤细菌群落沿海拔梯度呈现出显著的距离衰减特征,土壤理化因子对土壤细菌群落结构动态有显著影响。