植物资源输入变化对森林土壤线虫能量通量和微生物群落的影响

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Victsman
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
森林通常表现出较大的生物和结构复杂性,它们覆盖了地球陆地表面约30%的面积,却蕴藏着80%的陆生动植物。其中,植物在陆地生态系统的养分循环和能量流动过程中扮有重要角色,其同时也对土壤生物及其生态功能产生深远的影响。源自植物的碎屑(如凋落物和死根)以及根系分泌物等是土壤食物网的主要食物,其质量和数量的变化有可能影响土壤食物网中的土壤生物。可见不同植物来源碳输入与土壤生物的食物获取和资源利用密切相关。由于植物资源输入变化导致土壤生物群落组成和生物多样性的这种变化可能会改变捕食者与被捕食者之间的相互作用,并相应地改变土壤食物网中的能量通量。因此,通过探索不同植物来源的碳输入对土壤食物网能量通量的影响将有助于更好地理解土壤生物多样性的调节力,尤其是在不同纬度下。在此,本研究针对中国不同纬度带下的三个典型森林生态系统,根据野外控制实验平台来探索凋落物减量、阻断乔木根系和林下灌草去除等植物资源输入途径对土壤线虫能量通量和土壤微生物群落(磷脂脂肪酸(Phospholipid fatty acids,PLFAs)和中性脂肪酸(Neutral lipid fatty acids,NLFAs))的影响,并探讨线虫多样性与土壤食物网能量流动之间的关系。主要发现如下:(1)凋落物减量和灌草去除一年后并没有改变低纬度森林中的线虫能量通量,但是凋落物减量降低了高纬度森林中食真菌线虫的能量通量。另外,中纬度森林中凋落物减量和灌草去除之间存在显著的交互作用,与对照相比较,单独凋落物减量增加或倾向于增加植食性线虫、食真菌线虫、杂食-捕食性线虫和总线虫的能量通量,但在移除灌草以后再进行凋落物减量,那么这些凋落物减量的效应则变为倾向于降低上述这些类群的能量通量。同样,凋落物减量和灌草去除并没有改变低纬度森林中线虫的相对能量通量。然而,凋落物减量降低了中纬度森林中食真菌线虫的相对能量通量,灌草去除则降低了高纬度森林中杂食-捕食性线虫的相对能量通量。在大多数情况下,除了高纬度和中纬度森林中植食性线虫以及低纬度森林中食真菌线虫外,不同营养类群线虫的能量通量随着线虫的多样性的增加而增加或倾向于增加。凋落物减量和(或)阻断根系两年后并没有改变高纬度和中纬度森林的线虫能量通量。然而,凋落物减量和阻断根系降低了低纬度森林中植食性线虫或食细菌线虫的能量通量,从而降低了低纬度森林中总线虫的能量通量。此外,阻断根系降低了不同纬度带所有森林中植食性线虫的相对能量通量,但增加了高纬度森林中食细菌线虫以及中纬度森林中食细菌线虫和杂食-捕食性线虫的相对能量通量。在大多数情况下,除了所有纬度带森林中食真菌线虫外,不同营养类群的线虫能量通量随着线虫多样性的增加而增加。(2)凋落物减量和灌草去除两年半后对不同纬度带所有森林中土壤微生物PLFAs均无影响,但是它们对低纬度森林中土壤微生物NLFAs具有显著的交互影响,主要表现在单独去除灌草对丛枝菌根真菌和革兰氏阳性细菌NLFAs无影响,但是在凋落物减量以后在去除灌草二者的NLFAs增加。阻断根系显著降低了高纬度森林中放线菌、AM真菌、真菌、革兰氏阳性细菌、原生动物、总微生物PLFAs的生物量以及细菌胁迫指数(BSI)、真菌细菌比(F:B)和革兰氏阳性细菌与革兰氏阴性细菌(G+:G-)的比例,并减少了中纬度森林中放线菌和真菌的生物量。另外,阻断根系显著增加了中纬度森林中土壤真菌NLFAs与细菌NLFAs的比率以及高纬度森林中AM真菌的NLFAs/PLFAs,促进了中纬度森林中真菌NLFAs和高纬度森林中AM真菌NLFAs的积累。总的来说,不管是凋落物减量、灌草去除还是阻断乔木根系等都减少了土壤中植物来源碳的输入,进而减少土壤线虫和微生物的食物和能量来源,并改变了它们的生存环境,从而影响了线虫能量通量以及以PLFAs和NLFAs为特征的土壤微生物群落。但是植物资源输入的改变对土壤线虫能量通量和微生物群落的所有影响又受气候和植物资源类型的影响。比如,尽管阻断根系资源输入对不同纬度带下森林植食性线虫的绝对能量通量影响不同,但降低了不同纬度带下所有森林中植食性线虫的相对能量通量,表明植物根系输入与植食性线虫能量通量之间关系更加密切。另外,在大多数情况下,不同营养类群的线虫多样性随着土壤线虫能量通量的增加而增加,这说明线虫群落在较高多样性水平时可以维持整体上较高的活性,使得更多的资源在单位时间内进入到线虫这一类群。但我们仅仅选择了土壤食物网中的一个类群进行相关研究,这不能完全反映食物网水平上土壤生物多样性与能流动力学之间的关系,而多样性与能量通量之间的关系也可能不是简单的线性关系,这值得进一步研究。
其他文献
城市土地利用是人类改造地球环境以适宜自身生存发展的顶级表现。精细化的高质量城市土地利用数据,对于把握城市用地的动态与规模、预测未来建成环境的趋势与变化、以及国土资源配置和“环境风险应对”至关重要。现有的城市土地利用制图在空间尺度、数据精度以及制图手段上存在不足,难以满足城市精细化管理和城市建设更新的需求,而大数据的迅猛发展和以机器学习为代表的人工智能方法,为城市土地利用精细制图提供了丰富的数据源和
学位
如何改进城市公交系统是政府和企业面临的挑战之一。公共交通作为城市交通的重要组成部分,与人们的生产生活有着密切的关系。随着我国城市化速度的加快,交通出行的需求也在迅速增长。公共交通是城市中最重要的交通方式,具有成本低、覆盖广、容量大、环境污染少的优势。优先发展公共交通,实现公交都市和绿色出行是我国城市公交的长期目标。城市公交是一个复杂系统,包含多个科学问题,如客流预测、站场规划、道路设计、线网设计、
学位
近地面臭氧作为一种二次污染物对作物生产具有显著的负面效应。随着我国近年来工业化与城市化的快速发展,臭氧前体物排放量的大幅增加导致我国臭氧污染问题日益严峻。华北平原是我国重要的粮食主产区之一,冬小麦和玉米产量分别约占我国总产量的57%与21%。然而,由于华北平原人口稠密且作为近年来我国产业转移的重要承接地,排放了大量的氮氧化物(NOx)与挥发性有机物(VOCs)等臭氧前体物,导致较为严重的臭氧污染问
学位
叶片呼吸作用是大气与生态系统碳循环的重要组成部分,其对气候变暖的反应受到学者重视。叶片呼吸作用的时空分析对于预测气候变化背景下植物生长、生态系统生产力和生物地球化学循环的变化有重要意义。本文在季节上使用大叶女贞与大叶黄杨两种常绿物种的成熟叶片进行22次原位测试时间追踪试验,通过测量不同环境温度下的叶片呼吸速率变化研究其对气候暖化的响应。在空间上测量了5个地点共756-993个叶片10-45℃的呼吸
学位
降水是全球水循环过程的关键环节,准确地掌握降水时空分布特征对于水文研究和水资源管理有着重要意义。同时,作为水文模型的关键驱动数据,降水数据的质量严重影响水文模拟结果的可靠性。目前,降水数据主要通过雨量计、降雨雷达和卫星反演三种方式获得,其中卫星测雨被认为是获取全球和区域尺度降水最为有效途径。2014年发射的新一代全球降水观测卫星GPM(Global Precipitation Measuremen
学位
开封城市自古就与水有密切的关系。开封水系对开封景观有重要影响,同时对生物多样性也有重要的影响。两栖动物的存在依赖水,水系影响局部生境,改变了两栖类动物栖息地条件。研究开封市水系背景下微生境因子与两栖类动物种群数量与分布的关系、及景观格局与两栖类动物的关系,对于维持区域生物多样性具有十分重要的意义。本研究以开封市区水系为研究区域,依据两栖类动物生存繁殖生境选择偏好的差异,对水系中自然驳岸、人工硬化斜
学位
改革开放后,中国的工业化进入了快速发展时期,在工业化过程中,乡村非农业劳动人口逐渐向工业化迅速发展的县城、乡镇、村庄流动、迁移、再聚集。人口的集聚、乡镇工业企业的发展则打破了乡村原有封闭和稳定的社会、经济及空间结构,引起乡村地理空间的改变。聚落作为地理空间的基本表现形式,其规模在快速工业化的影响下呈现出剧烈变化。分析快速工业化下乡村聚落规模时空演变的特征,探究工业化与乡村聚落时空演变之间的一般关系
学位
关于植物叶片,非结构性碳水化合物(Non-structural carbohydrate,NSC)及其各组成部分,包括淀粉(Starch)与可溶性糖(Soluble sugar,SS)。其指标含量不仅是组成细胞结构的主要成分,而且还是植物新陈代谢发育的主要供能物质。其含量的变化能够反应一个区域植物的碳供应和碳消耗的平衡状态,而且间接反映出NSC在植物体内的动态分变化。基于该研究背景,本研究从北至南
学位
河流-地下水的交互作用是流域生态学的研究热点。近年来在自然因素和人类活动的双重影响下,河流-地下水系统更加趋于复杂。大坝作为人类有意识地改变流域生态系统的实践,改变了流域的水文格局和水文过程。小浪底大坝是我国已建成的第二大水利枢纽工程,在满足人们需求的同时,也改变了黄河下游水文格局和过程。研究小浪底大坝影响下河流-地下水系统的相互关系,阐明小浪底大坝影响下不同水位和河床渗透性对黄河侧渗的影响,具有
学位
森林是陆地生态系统的重要组成部分,凋落物和林下植被不仅为广大生物提供了栖息地,更重要的是,它们在维持地上、地下生物多样性和生态系统养分循环方面发挥着重要作用。为了保证乔木更好的生长,凋落物和林下植被去除常作为传统森林管理措施。但是,凋落物和林下植被去除会改变土壤微气候条件、降低土壤养分循环、抑制土壤生物生长,对土壤生态系统产生负面影响。蚂蚁是土壤生物的重要组成部分,除了对生物多样性的巨大贡献外,还
学位