【摘 要】
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青藏高原生态系统脆弱且对气候变化敏感,目前正经历着快速的气候变暖和降水改变。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,在土壤形成、凋落物分解、养分循环和植物养分供应等方面发挥着重要作用。然而,目前我们对青藏高原生态系统中土壤微生物响应气候变化方面还所知甚少。此外,土壤微生物的群落组成因地而异,且还处于季节动态变化过程中,微环境的土壤异质性、土壤温湿度和养分的季节变化往往加剧了土壤微生物响应气候变化的不确
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青藏高原生态系统脆弱且对气候变化敏感,目前正经历着快速的气候变暖和降水改变。土壤微生物是生态系统的重要组成部分,在土壤形成、凋落物分解、养分循环和植物养分供应等方面发挥着重要作用。然而,目前我们对青藏高原生态系统中土壤微生物响应气候变化方面还所知甚少。此外,土壤微生物的群落组成因地而异,且还处于季节动态变化过程中,微环境的土壤异质性、土壤温湿度和养分的季节变化往往加剧了土壤微生物响应气候变化的不确定性。因此,想要全面理解青藏高原土壤微生物响应气候变暖的模式及内在调控机理,有必要在不同位点、不同时间对土壤微生物如何响应气候变化展开研究。基于以上研究背景,本研究依托青藏高原东北部的长期增温控水实验平台和沿海拔梯度增温实验平台,以土壤微生物为研究对象,采用高通量测序技术,通过调查土壤微生物的群落组成及其与温度水分等相关环境因子的耦合关系,综合探究了土壤微生物对增温或降水改变的响应,最终揭示了驱动土壤微生物群落构建的主要生态学过程。主要结果如下:(1)增温显著降低了土壤细菌群落丰富度,提升了细菌网络的复杂度、稳定性和关键节点数量,显著降低了酸杆菌门的相对丰度、增加了放线菌门的相对丰度;增温对真菌群落α多样性的影响不显著,但会显著影响真菌群落的β多样性,降低真菌网络的复杂度和稳定性,增加网络关键节点数量。增温降低了细菌和真菌群落构建的随机性过程。(2)降水的增加对细菌群落α多样性影响不显著,对β多样性有显著影响;降水增加或减少均会显著提升真菌群落α多样性并影响β多样性。降水增加会提升细菌网络复杂度、稳定性和网络关键节点;提升真菌的网络复杂度,降低稳定性和网络关键节点。降水减少会降低细菌网络复杂度和稳定性,增加网络关键节点;提升真菌网络复杂度和网络关键节点,降低稳定性。降水减少会降低细菌和真菌群落构建的随机性过程,降水增多会增加随机性过程。(3)土壤微生物的多样性和群落结构在不同季节间差异显著。在不同季节,增温和降水改变对微生物多样性的影响模式并不一致,暗示了季节动态在影响土壤微生物响应气候变化方面的重要性。(4)不同海拔土壤微生物α、β多样性差异显著。随海拔升高,细菌网络越简单,模块化程度越高;而真菌网络在中海拔(3700 m)最为复杂,模块化程度最高。海拔不同,土壤微生物网络稳定性有所差异,土壤细菌网络稳定性在高海拔(4000 m)最低,真菌网络稳定性在中海拔最高。本研究在综合考虑季节和海拔的条件下,探究了青藏高原高寒草地土壤细菌和真菌群落对模拟增温和降水改变的响应。土壤温度、水分含量、季节和海拔均是影响高寒草地土壤细菌和真菌群落的重要因素,但真菌和细菌之间存在差异,如土壤p H是影响细菌群落的主要环境因子,而真菌的群落组成还受土壤铵态氮和硝态氮含量的调控。
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