高寒草甸不同优势植物对土壤线虫群落的直接和间接作用及其机制

来源 :兰州大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:aspoptyy4
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地下生物群落在维系全球生物多样性与生态系统功能等方面发挥着重要作用,而地下生物群落物种组成和结构与地上植物的类型与多样性存在着密切的联系,然而比较不同地上优势植物对地下生物群落的直接影响,以及通过其它生物与非生物因素的间接影响及其机制的研究仍然相对较少。土壤线虫是土壤生物群落的重要组成部分,在土壤食物网中占据着多个营养级,对土壤生物群落的多样性与功能发挥着重要的维系与指示作用。本研究以青藏高原东缘的高寒草甸线虫群落为研究对象,通过移除实验控制优势植物金露梅Dasiphora fruticosa与类禾草植物的存在与否、采用土壤理化性质测定以及微生物高通量测序等方法、探究金露梅、类禾草植物及其交互作用对土壤线虫的直接作用,和通过影响土壤理化性质与土壤微生物产生的间接作用及其机制。利用方差分析,我们研究不同优势植物对土壤理化性质、微生物群落物种多样性、土壤线虫群落物种丰富度与多样性以及不同食性线虫多度与多样性影响的差异。通过主成分分析,研究不同优势植物对微生物群落和线虫群落的物种组成影响的差异。通过冗余分析,研究土壤理化性质对线虫群落物种组成的影响。最后利用结构方程模型,探究优势植物对线虫群落的直接作用及其通过土壤理化性质和微生物群落的间接作用。研究结果表明:1.不同的优势植物对土壤理化性质的影响存在差异,类禾草植物的存在会提升土壤有机碳含量和土壤铵态氮含量,而金露梅的存在会降低土壤铵态氮的含量。此外,土壤有机碳和土壤全氮受到金露梅和类禾草植物间交互作用的轻微影响。而其他土壤理化性质没有受到金露梅、类禾草植物及其交互作用的显著影响。2.不同的优势植物对土壤微生物群落的影响存在差异,类禾草植物的存在提高了细菌的丰富度、细菌的多样性和真菌的多样性;而金露梅对细菌和真菌的丰富度和多样性均没有显著作用。此外,优势植物的变化不能影响细菌群落的组成,而金露梅和类禾草植物间的交互作用能够显著影响真菌群落的组成。3.土壤线虫群落对不同的优势植被变化有不一致的响应。其中,在群落水平上,线虫的多度、丰富度和群落组成没有受到金露梅和类禾草植物单独的影响,但却受到它们两者之间交互作用的显著影响。此外,冗余分析结果显示土壤理化性质中只有土壤水含量能够显著地影响土壤线虫群落组成。在不同食性水平上,不同食性线虫的多度、丰富度和多样性对不同优势植物的响应存在较大的差异。其中,类禾草植物的存在显著增加了食细菌线虫的多度和丰富度,以及杂食性线虫的丰富度;金露梅的存在显著增加了食真菌线虫的多度和捕食性线虫的多样性,金露梅和类禾草植物间交互作用则显著地影响了食真菌线虫的多样性,而植食性线虫的多度、丰富度和多样性则没有受到金露梅、类禾草植物及其交互作用的显著影响。4.不同优势植物对土壤线虫的直接与间接作用途径存在差异。其中,在群落水平上,类禾草植物对土壤线虫群落有直接的抑制作用,而金露梅和两者的交互作用对土壤线虫群落均没有直接作用,金露梅以及金露梅和类禾草植物的交互作用分别通过影响土壤有机碳对线虫的丰富度有显著的抑制和促进作用;而类禾草植物对土壤线虫没有显著的间接作用。此外,在线虫的食性水平上,金露梅和类禾草植物及其交互作用对不同土壤线虫的食性类群也都没有直接作用,金露梅通过抑制土壤有机碳而影响细菌丰富度,从而间接的影响食细菌线虫、杂食性线虫和捕食性线虫的丰富度;类禾草植物可以通过促进细菌丰富度显著增加食细菌线虫、杂食性线虫和捕食性线虫的丰富度;而金露梅和类禾草植物间的交互作用可以间接通过土壤有机碳促进细菌丰富度,同时又直接抑制细菌丰富度,来影响食细菌线虫、杂食性线虫和捕食性线虫的丰富度。此外,植食性线虫和食真菌线虫没有受到优势植物的任何直接与间接作用。我们的研究结果表明高寒草甸的优势植物对土壤线虫群落的物种丰富度,物种多样性与物种组成的影响存在显著差异,而这种差异是与土壤理化性质和土壤微生物群落的变化紧密相关的,优势植物对线虫群落的直接作用为负,而其通过改变土壤理化性质和土壤微生物群落而产生的间接作用则为正。我们的研究揭示了优势植物影响土壤线虫群落的直接与间接途径及其机制,有助于我们深入理解地上群落对地下生物群落的作用方式与机理,为高寒草甸退化状态下地下生物群落多样性与功能的保护与恢复提供了理论指引。
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