雅江源退化高寒草原土壤微生物群落结构对短期氮磷添加的响应
文献类型：学位论文
| 作者 | 黄绍琳 |
| 答辩日期 | 2023-06 |
| 文献子类 | 学术型学位 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 中国科学院地理科学与资源研究所 |
| 导师 | 余成群 |
| 关键词 | 短期氮磷添加 土壤微生物群落结构 群落组装机制 高寒草原 雅江源 |
| 学位名称 | 博士 |
| 学位专业 | 生态学 |
| 英文摘要 | 氮磷元素是影响陆地生态系统结构和功能的重要限制因素，土壤微生物是物质循环和能量流动的主要驱动者，它们都与生态系统的维持、演替和稳定等密切相联系。青藏高原高寒草地生态系统是全球高寒陆地生态系统的重要组成部分，其植被生长整体趋好局部变差。由于人类活动的影响，全球氮沉降量呈增加趋势。此外，氮磷添加也常常被用于青藏高原局部区域的重度退化草地的恢复治理。前人围绕氮磷添加/沉降对高寒草地的影响进行了大量研究，并取得了大量有理论意义和实践价值的研究结论。然而，短期氮磷添加如何影响青藏高原西部（雅江源等）高寒退化草原生态系统的土壤微生物群落结构尚不清楚。因此，本论文依托布设在雅江源退化高寒草原生态系统的两个试验平台（氮添加水平试验；氮磷耦合添加试验），通过研究0-10和10-20 cm的土壤微生物群落结构（细菌和真菌）对氮磷添加的响应规律，阐明了氮磷添加条件下的土壤微生物群落结构的变化机制，并取得了以下主要结果： （1）氮添加对土壤细菌群落功能和系统发育α多样性的影响效应随着氮添加水平的增加而增加，而氮添加对物种α多样性的影响效应与氮添加水平无关。氮添加对土壤细菌系统发育维度的群落组成的影响效应（对照与氮添加之间的系统发育β多样性）随着氮添加水平的增加而增加，而氮添加对土壤细菌的物种和功能维度的群落组成的影响效应（对照与氮添加处理之间的物种和功能β多样性）与氮添加水平无关。基于LEFSe分析，氮添加显著改变了28个0-10 cm的土壤细菌类群，包括4纲、4目、6科和14属；氮添加显著改变了26个10-20 cm的土壤细菌类群，包括4纲、6目、4科、11属和1种。上述土壤细菌群落结构变化的主导环境因子是土壤无机氮的变化，均质化扩散过程和生态漂移过程也影响土壤细菌群落结构的变化。 （2）氮添加对土壤真菌群落物种和系统发育α多样性的影响效应随着氮添加水平的增加而降低，氮添加对0-10 cm的土壤真菌群落功能α多样性的影响效应随着氮添加水平的增加也降低，而氮添加对10-20 cm的土壤真菌群落功能α多样性的影响效应随着氮添加水平的增加而增加。氮添加对土壤真菌的物种和功能维度的群落组成的影响效应（对照与氮添加之间的物种和功能的β多样性）随着氮添加水平的增加而增加，而氮添加对土壤真菌系统发育的群落组成的影响效应（对照与氮添加处理之间的系统发育β多样性）与氮添加水平无关。此外，氮添加显著改变了0-10 cm的土壤真菌物种的群落组成，而没有显著改变功能和系统发育的群落组成。基于LEFSe分析，氮添加显著改变了10个0-10 cm的土壤真菌类群，包括1纲、2目、2科、3属和2种；氮添加显著改变了8个10-20 cm的土壤真菌类群，包括1门、2目、4科和1属。土壤真菌群落结构变化的主导环境因子也是土壤无机氮的变化，扩散限制过程也影响土壤真菌的群落结构。 （3）磷添加没有显著改变土壤细菌和真菌的群落结构（物种、功能和系统发育的α多样性和群落组成）。基于LEFSe分析，有10个土壤细菌类群在P2.5（2.5 g P m-2 y-1）水平下显著低于对照；而有4个土壤细菌类群在P5（5 g P m-2 y-1）水平下显著高于对照。 （4）氮磷耦合没有显著改变土壤细菌的群落结构（物种、功能和系统发育的α多样性和群落组成）。基于LEFSe分析，氮磷耦合显著改变了38个0-10 cm的土壤细菌类群，包括1门、2纲、5目、11科、16属和3种；氮磷耦合显著改变了32个10-20 cm的土壤细菌类群，包括1门、2纲、7目、9科、11属和3种。氮磷耦合也没有显著改变土壤真菌群落的物种和系统发育α多样性，但N10P5（10 g N m-2 y-1+5 g P m-2 y-1）水平的功能α多样性显著低于对照。氮磷耦合也没有显著改变土壤真菌群落的物种、功能和系统发育的群落组成，而10-20 cm的N10P5水平的功能群落组成与对照有显著差异。基于LEFSe分析，氮磷耦合显著改变了27个10-20 cm的土壤真菌类群，包括2纲、3目、10科、7属和5种。这表明氮磷耦合对土壤真菌群落结构的影响大于单施氮肥或单施磷肥。土壤真菌群落结构的变化主要归因于土壤无机氮的变化。此外，异质选择过程、生态漂移过程、扩散限制过程、均质化扩散过程和同质选择过程也影响着土壤真菌群落结构的变化。 综上，短期氮添加（尤其是较高的氮添加水平情况下）、氮磷耦合添加都可以影响雅江源退化高寒草原的土壤微生物的群落结构，这可能主要归因于土壤无机氮的变化，以及土壤微生物群落组装的生态过程的变化。与土壤细菌群落结构相比，土壤真菌群落结构对氮磷添加的敏感性更大，这可能与它们的群落组装的生态过程的不同有关。不同维度（物种、功能和系统发育）的土壤微生物群落结构对氮磷添加的响应并不完全一致，这表明仅仅探讨土壤微生物单个维度的群落结构对氮磷添加的响应是不全面的，需要加强多个维度的土壤微生物群落结构对氮磷添加响应规律的研究。短期（< 1年）氮磷添加对土壤微生物群落多样性的影响早于其对植物多样性的影响。因此，未来在退化草地恢复治理时，不应该忽略氮磷添加/沉降对雅江源退化高寒草原的土壤微生物群落的α多样性造成的负面影响。本论文不仅有助于预测雅江源退化高寒草原生态系统对全球变化的响应，还能为退化草地的恢复治理提供基础数据和科技支撑。 |
| 语种 | 中文 |
| 页码 | 187 |
| 源URL | [http://ir.igsnrr.ac.cn/handle/311030/199845]  |
| 专题 | 地理科学与资源研究所_研究生部 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 黄绍琳. 雅江源退化高寒草原土壤微生物群落结构对短期氮磷添加的响应[D]. 中国科学院地理科学与资源研究所. 中国科学院大学. 2023. |
入库方式： OAI收割
来源：地理科学与资源研究所
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