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不同放牧强度对温带典型草原土壤微食物网的影响

不同放牧强度对温带典型草原土壤微食物网的影响

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作者：侯林秀内蒙古大学

学位级别：硕士

内蒙古温带典型草原是中国北方草原的主体,分布广、代表性强,对维持生态平衡、地区经济等具有重要价值。土壤微生物和线虫作为土壤物质循环和土壤保育的重要参与者,所构成的土壤微食物网对生态系统功能维持发挥重要作用。本研究分别利... 详细信息

内蒙古温带典型草原是中国北方草原的主体,分布广、代表性强,对维持生态平衡、地区经济等具有重要价值。土壤微生物和线虫作为土壤物质循环和土壤保育的重要参与者,所构成的土壤微食物网对生态系统功能维持发挥重要作用。本研究分别利用磷脂脂肪酸法和高通量测序法对土壤生物群落进行定性定量分析,探究不同放牧强度下土壤微生物和线虫的相互作用关系,并通过计算各类生态学指数、构建研究区微食物网结构等,从土壤微食物网角度探讨放牧影响土壤质量和生态系统健康状况的主要驱动因子,以期为实现高效合理的草地放牧管理和草地生态系统可持续性发展提供理论依据。主要研究结果如下:（1）放牧显著改变了温带典型草原土壤含水率、铵态氮、硝态氮的含量。基于土壤理化性质,通过因子分析对土壤质量进行综合评估,结果表明围封处理下的土壤质量高于放牧处理。不同样地处理下,土壤微生物量碳在1105.04～1209.85 mg/kg之间变化,与土壤有机碳含量呈极显著正相关;微生物量氮为62.99～87.63 mg/kg,与土壤全氮含量相关性显著。放牧强度的变化未显著改变土壤微生物量碳和微生物量氮,土壤微生物量磷则在轻度放牧处理下显著低于围封和重度放牧。（2）温带典型草原土壤微生物群落结构在不同放牧强度下未呈现显著差异性,但放牧对微生物数量、多样性指数影响显著。重度放牧样地中土壤微生物磷脂脂肪酸总量（13.29 nmol/g）显著低于其他样地,轻度放牧处理下磷脂脂肪酸总量最高,为31.29 nmol/g,但与围封和中度放牧处理差异不显著。重度放牧处理下革兰氏阳性菌与革兰氏阴性菌的比值显著高于其他样地,饱和脂肪酸与单不饱和脂肪酸的比值则显著低于其他样地,重度放牧使得土壤微生物群落受到更大的环境胁迫。不同样地处理下真菌和细菌的比值为0.09～0.10,未呈现显著差异。（3）放牧改变了温带典型草原土壤线虫群落的类群数量、结构组成和生态指数,土壤总碳含量是影响线虫群落的重要环境因子。所有处理下线虫群落构成均以植物寄生线虫为主,食细菌线虫相对丰度在重度放牧处理下最高,而放牧使得食真菌线虫和杂食-捕食性线虫在土壤线虫中的占比减少。自由生活线虫成熟度指数随放牧强度的增大而降低。轻度放牧下线虫结构指数显著低于其他样地,表明与其他处理相比,土壤食物网功能在轻度放牧下更完整。线虫代谢足迹和功能足迹均在重度放牧最小,说明与其他处理相比重度放牧使土壤线虫活性降低。（4）围封及放牧处理下温带典型草原土壤微食物网分解途径始终以细菌为主。放牧干扰对土壤微食物网连通性产生负面影响的同时,降低了真菌通道的摄食率,土壤生态系统对细菌分解途径的依赖性加强。在不同的放牧强度下,植物寄生线虫对根系的取食强度在中度放牧样地达到最高,而土壤微生物对植物根系的利用率在围封处理下最高。结合土壤生物基本生理参数和摄食率结果对土壤碳氮矿化率进行量化,表明与其他处理相比,轻度放牧更有利于土壤碳氮矿化和养分富集,且不同处理下的土壤细菌、线虫始终是碳矿化和氮矿化的主要贡献者,是土壤微食物网中的关键组成部分。放牧通过温带典型草原土壤微生物和土壤线虫群落的动态变化影响土壤微食物网中的能量流动和各功能群之间的相互作用关系。放牧强度越大土壤质量越差。重度放牧处理对土壤微食物网连通性、功能性具有显著负面影响。基于土壤微食物网特征,放牧管理维持在轻度水平更有利于土壤生态系统的可持续发展。

关键词：土壤微食物网温带典型草原放牧强度线虫区系分析土壤微生物

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