城市-城郊公园绿地植被类型对土壤生物群落和功能特征的影响

来源 :中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:cgq365
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土壤所提供的许多生态功能是由土壤生物多样性实现的。而城市化过程对自然及农业生态系统造成了十分严重的干扰,城市面积的迅速扩张极大程度上重塑了地上植被结构并对土壤生态系统产生深远影响,对土壤生物多样性构成严重威胁。目前,城市化及植被类型的改变对土壤生物群落和功能特征的影响及其背后的机制在很大程度上仍然未知。本文使用扩增子高通量测序技术对土壤生物多类群,包括细菌、真菌、原生生物、线虫以及中大型无脊椎动物,进行了多样性分析。同时,为了更好的了解土壤生物群落面对环境干扰时功能的变化,本文使用土壤动物传统分离鉴定手段对土壤中型动物代表类群跳虫的群落及功能性状进行了测定。以探究城市化水平(城市-城郊)及植被类型(森林-公园:草地、草地+灌木、草地+乔木及草地+灌木+乔木)对土壤生物群落和功能特征的影响。主要研究结果如下:(1)城市化及植被类型对土壤生物物种多样性的影响(基于扩增子高通量测序技术)土壤生物群落alpha多样性对城市化水平及植被类型的响应因类群而异。土壤真菌物种丰富度与植被类型密切相关,其多样性随着植被复杂程度的增加而增加。而细菌、原生生物、线虫、中大型无脊椎动物及土壤生物多重多样性(Multidiversity)对公园内植被类型的差异没有明显的响应。原生生物及中大型土壤无脊椎动物丰富度受城市化水平的影响且与土壤养分水平呈正相关,其在城市地区群落丰富度显著高于城郊地区。而细菌群落呈现出相反的趋势,其丰富度在城郊地区略高于城市,且与土壤养分水平呈负相关关系。土壤线虫群落丰富度也受城市化水平的影响,但影响方向取决于植被类型。与公园绿地内其他植被类型相比,最复杂植被类型(草地+灌木+乔木)生境中的土壤生物多样性更高,因此该生境可能在城市生态系统土壤生物多样性保护中具有更大的潜力。在土壤生物群落组成方面,所有生物类群群落组成均受到植被类型的强烈驱动。公园绿地内植被复杂性促进了土壤生物群落的稳定性,即在草地+灌木+乔木生境中,土壤生物群落组成在各位点间的变异最小,群落最稳定。此外,真菌群落组成与其他各类群群落组成之间的联系最为紧密,这表明它们可能在城市生态系统土壤生物网络中发挥着不可或缺的作用。(2)城市化及植被类型对跳虫群落及功能特征的影响(基于土壤动物传统分离鉴定手段)在土壤跳虫群落多样性及组成方面,城市化水平和绿地类型均对土壤跳虫丰度、物种丰富度和多样性具有一定影响。其在城郊地区高于城市地区,森林生境高于公园绿地。结构方程模型结果显示,城市化及公园绿地对跳虫丰富度的负面影响一部分可能是通过影响土壤理化性质及土壤细菌多样性造成的。此外,土壤跳虫群落组成受到植被类型的驱动。在土壤跳虫功能性状及功能多样性方面,土壤跳虫功能性状组成及功能多样性对城市化水平和绿地类型具有明显响应。土壤跳虫群落功能丰富度在城市地区低于城郊地区,公园绿地低于森林生境。且与森林生境相比,公园绿地中的跳虫群落以具有体色、弹器和眼比较发达、扩散较快的表土生物种为主。此外土壤跳虫群落功能性状组成受土壤真菌多样性驱动。
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