极端干旱区几种典型多年生植物根际微生物群落特征研究
文献类型：学位论文
| 作者 | 高欢欢 |
| 答辩日期 | 2017-05-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 新疆乌鲁木齐 |
| 导师 | 曾凡江 |
| 关键词 | 极端干旱区 根际微生物 群落多样性 植被修复 垂直空间尺度 |
| 学位专业 | 理学博士 |
| 英文摘要 | 根际作为植物-土壤-微生物复合体，在土壤生态系统中最为活跃。植物通过根系与土壤、微生物发生偕同作用，共同作用于生态系统。根际微生物能在土壤-植物之间自由穿梭，参与能量转换与物质运输，在根际微环境中占据重要地位。由于受到气候变化和人类活动等因素的影响，极度干旱区的荒漠生态系统结构极其脆弱，并出现不同程度的退化。退化生态系统修复的主要措施之一是利用多年生优势植物进行植被恢复与重建。因此，系统研究和综合评价极端干旱区多年生植物根际微生物群落特征，对于退化生态系统修复具有重要的科学意义和应用价值。本研究依托中国科学院吐鲁番沙漠植物园和策勒荒漠草地生态系统国家野外研究站，通过自然条件下实验和人工控制实验，利用划线平板法、BIOLOG法、高通量测序、土壤化学元素分析法等相结合的方法，对几种典型多年生优势植物疏叶骆驼刺（Alhagi sparsifolia Shap.）、多枝柽柳（Tamarix ramosissima Ledeb.）、头状沙拐枣（Calligonum caput-medusae Schrenk.）的根际微生物群落特征及对生态系统修复的作用进行定位研究。结果表明：（1）在根际微生物生境特征方面：在自然环境实验中，植物种、土壤深度及其交互作用对根际土壤理化性质各指标都有极显著的影响。根际土壤含水率极低，各样品土壤含水率范围在1.01%~1.12%之间。三种植物根际土壤均呈现弱碱性，pH值范围在7.76~8.37。电导率（EC）大小排序：疏叶骆驼刺>多枝柽柳>头状沙拐枣。疏叶骆驼刺根际土壤C、N、C:P、N:P显著高于多枝柽柳和头状沙拐枣；根际土壤P含量从大到小依次为多枝柽柳>疏叶骆驼刺>头状沙拐枣；根际土壤C:N均值排序为：多枝柽柳>头状沙拐枣>疏叶骆驼刺。土壤深度与根际土壤C、P、C:P、N:P存在极显著相关性。（2）在微生物数量分布方面：研究发现细菌占根际可培养微生物数量中的多大多数。每种植物根际细菌数量、微生物总数在不同土层有相同的波动变化规律。根际真菌、放线菌在不同植物不同土层也呈现差异性分布。根际细菌数量、微生物总数排序为：头状沙拐枣>疏叶骆驼刺>多枝柽柳。根际真菌、放线菌数量排序为：疏叶骆驼刺>多枝柽柳>头状沙拐枣。除多枝柽柳、头状沙拐枣根际细菌、放线菌、微生物总数在0-50 cm和200-250 cm土层呈现负效应，其余样本根际效应均为正效应。（3）在微生物群落结构多样性方面：从所有样品中共获得根际细菌36门、77纲、105目、270科、1133属，获得根际真菌8门、727纲、87目、17科、439属，其中包含很多新的菌属。三种植物在较浅土层优势细菌菌门为放线菌门（Actinobacteria），随土壤深度的增加变形菌门（Proteobacteria）逐渐替代放线菌门（Actinobacteria）成为优势菌门。疏叶骆驼刺根际土壤优势细菌属为Pseudosphingobacterium，多枝柽柳和头状沙拐枣根际土壤优势细菌属均为拟无枝酸菌属（Amycolatopsis）。三种植物根际真菌优势菌门都是子囊菌门（Ascomycota）。疏叶骆驼刺根际真菌优势菌属是赤壳属（Nectria），多枝柽柳为桦褐孔菌属（Inonotus），头状沙拐枣为粉孢革菌属（Coniophora）。（4）在微生物功能多样性方面：根际微生物群落代谢平均颜色变化（AWCD值）排序为：疏叶骆驼刺>多枝柽柳>头状沙拐枣。其中疏叶骆驼刺根际微生物AWCD最高土层为100-150 cm，多枝柽柳为0-50 cm，头状沙拐枣为200-250 cm。AWCD值最高的土层，多样性指数H和多样性指数U值也最大。主成分分析共提取了8个主成分构成根际微生物功能代谢主要碳源，其中包含氨基酸4种、单糖3种、胺类2种、酸类2种、醇类1种共计12种碳源，主要碳源利用类型是氨基酸和单糖。（5）微生物数量与群落功能多样性对植被修复的响应：利用头状沙拐枣植被修复后土壤中细菌、放线菌数量、微生物总数比其他疏叶骆驼刺和多枝柽柳植被修复后多，利用疏叶骆驼刺植被修复后土壤中真菌数量最多。疏叶骆驼刺植被修复后土壤微生物代谢活性（AWCD值）最强，多枝柽柳植被修复后土壤微生物功能多样性最高。疏叶骆驼刺和多枝柽柳植被修复后中间土层微生物数量较多，头状沙拐枣植被修复后较深土层微生物数量较多。疏叶骆驼刺、头状沙拐枣植被修复后较深土层微生物代谢最强，多枝柽柳植被修复后中间土层微生物代谢最强。植被修复后荒漠土壤主要碳源利用类型是酸类与氨基酸类。 |
| 学科主题 | 植物学 |
| 语种 | 中文 |
| 源URL | [http://ir.xjlas.org/handle/365004/14778]  |
| 专题 | 新疆生态与地理研究所_研究系统_荒漠环境研究室 |
| 作者单位 | 中国科学院新疆生态与地理研究所 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 高欢欢. 极端干旱区几种典型多年生植物根际微生物群落特征研究[D]. 新疆乌鲁木齐. 中国科学院大学. 2017. |
入库方式： OAI收割
来源：新疆生态与地理研究所
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