河西走廊绿洲荒漠过渡带芦苇种群空间格局及根际土壤微生物响应机制研究

来源 :甘肃农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhijie882008
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河西走廊是重要的生态系统保护屏障和农业生产区,由于自然因素和人类活动等原因土地荒漠化日益严重。绿洲-荒漠过渡带是荒漠与绿洲相互转化的区域,在绿洲生态安全和农业发展中发挥着重要的作用。芦苇(Phragmites australis)作为根茎型克隆植物,根系发达,繁殖能力强,可有效降低风速,防止水土流失。芦苇以其独特的生物性优势长期生存于荒漠和盐渍化地区,是河西走廊绿洲-荒漠过渡带的主要建群种之一,对维持河西走廊绿洲-荒漠过渡带生态系统的稳定具有重要作用。本研究以河西走廊绿洲-荒漠过渡带为研究区域,以不同沙地生境芦苇种群为研究对象,首先对芦苇根际土壤理化性质进行分析研究,并运用点格局分析法研究芦苇种群的空间分布格局;同时结合土壤微生物高通量测序技术,研究芦苇根际土壤微生物的群落多样性和结构特征,并探讨土壤理化性质对根际土壤细菌和真菌群落的影响。研究结果表明:(1)河西走廊绿洲-荒漠过渡带不同沙地生境芦苇根际土壤的理化性质存在显著差异。研究区土壤处于偏碱性状态(p H值为8.7-8.98),土壤含水量(SWC)、含盐量(SSC)、有机质(SOM)、碱解氮(AN)及速效磷(AP)含量均随着沙丘固定程度的增加呈增大趋势,具体表现为丘间平地最高,固定沙丘次之,半固定沙丘背风坡再次之,半固定迎风坡含量最小。(2)芦苇作为河西走廊绿洲-荒漠过渡带的优势种群之一,在四种不同沙地生境中均有分布。芦苇株高、单株生物量均以半固定沙丘迎风坡为最小,固定沙丘最高。芦苇种群密度以半固定沙丘迎风坡、背风坡较低,固定沙丘和丘间平地较高。在四种不同沙地生境,以固定沙丘和丘间平地生境下芦苇种群聚集尺度较大。四种沙地生境芦苇种群空间分布格局表现为在小尺度空间内呈现一定的聚集分布,但随着空间尺度的增大,芦苇种群呈现由聚集分布向随机分布发展的变化趋势,并主要以随机分布为主。(3)四种沙地生境,细菌ASV(Amplicon sequence variants)数量明显高于真菌ASV数量,均呈现为以固定沙丘和丘间平地的ASV数量高于半固定沙丘迎风坡和背风坡,并以固定沙丘的数量最多。细菌群落的Chao1指数、Observed-species指数及Shannon指数皆为固定沙丘为最高,即固定沙丘的细菌群落丰富度和多样性皆为最高。真菌群落则以固定沙丘Chao1指数、Observed-species指数最高,丘间平地的Shannon指数最高,即固定沙丘的真菌丰度较高,丘间平地的真菌多样性高。细菌共检测出17门、36纲、66目、112科、198属、358种;真菌2门、8纲、13目、12科、20属、25种。细菌群落的主要优势菌群为变形菌门(Proteobacteria)(31.07%~43.38%)、放线菌门(Actinobacteria)(17.76%~37.05%)、厚壁菌门(Firmicutes)(4.96%~12.29%)、拟杆菌门(Bacteroidetes)(2.03%~6.67%)和酸杆菌门(Acidobacteria)(2.14%~4.32%);真菌群落的优势菌群为子囊菌门(Ascomycota)(17.48%~58.69%)和担子菌门(Basideiomycota)(1.07%~9.80%),其中子囊菌门占比较大,为主要优势菌门。(4)通过对微生物群落结构和多样性与土壤理化因子的相关性分析,发现含盐量和碱解氮是影响土壤细菌多样性指数的主要理化因子。对于真菌群落土壤含水量、有机质、碱解氮与土壤真菌多样性指数Shannon指数存在正相关关系。
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