我国西南喀斯特地区不同人为干扰强度对土壤细菌群落的影响

论文摘要

土壤微生物在维持生态系统功能和稳定性方面发挥着关键作用,并且对环境变化有较高的敏感性,细菌在微生物类群中丰富度最高。本研究采用高通量测序的方法,研究了喀斯特地区不同人为干扰强度对块状土壤和岩土界面土壤的细菌群落及相互作用的影响,根据不同的干扰强度选择了原生林、次生林、弃耕和耕地4种土地利用方式。结果表明:（1）随着人为干扰强度的增加,土壤有机碳（SOC）、全氮（TN）、镁（Mg）、铝（Al）含量和碳氮比（C/N）呈现降低的趋势;原生林中的氨态氮（NH4+-N）、硝态氮（NO3--N）和钙（Ca）含量显著高于其他3种土地利用方式;次生林和弃耕地中的可溶性有机碳（DOC）含量高于原生林和耕地,次生林和弃耕地中的DOC含量高于原生林和耕地约15.4-60.4%;次生林的pH值最高;次生林的磷（P）元素含量显著低于其他3种土地利用方式。原生林和弃耕地的岩土界面土壤的SOC含量均显著高于块状土壤;原生林、弃耕和耕地3种土地利用方式中,均为岩土界面土壤中的DOC、NH4+-N、Ca含量显著高于块状土壤;4种土地利用方式下,岩土界面土壤中Al含量显著高于块状土壤;每种土地利用方式下,岩土界面土壤中的pH值高于块状土壤中的14.0-20.3%。本研究表明了不同的干扰强度影响了土壤的理化性质,岩石也影响了岩土界面土壤（距岩石2cm左右）和块状土壤的理化性质。（2）不同人为干扰强度对土壤细菌类群的相对含量和群落结构产生了显著影响,并且在不同的干扰强度下对块状土壤和岩土界面土壤的影响也不同。弃耕和耕地的土壤细菌种系型多样性和香农指数显著高于原生林和次生林;在耕地中,岩土界面的土壤细菌种系型多样性和香农指数显著高于块状土壤;种系型多样性和香农指数均与土壤SOC、TN、C/N、Mg和Al含量之间呈负相关,与S元素含量之间呈正相关;香农指数与土壤DOC含量呈正相关。随着干扰强度的增加,变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinomycetes）和疣微菌门（Verrucomicrobi）的相对丰度呈降低的趋势,而酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、绿弯菌门（Chlorobacteria）的相对丰度呈增加的趋势;主要的类群的相对丰度在岩土界面和块状土壤的差异性主要体现在弃耕地中。除弃耕和耕地之间,4种土地利用方式的任2种间的土壤细菌群落结构存在显著差异;在人为干扰强度大的土地利用方式（弃耕和耕地）中,岩土界面和块状土壤的细菌群落结构有显著差异;土壤SOC、Mg、Al和S含量以及pH值显著地影响了细菌群落结构。（3）随干扰强度的降低,土壤细菌群落的网络趋于更大、更复杂,网络的平均路径长度和模块性趋于减小,而平均聚集系数趋于增加;4种土地利用方式下的细菌类群间更倾向于共生模式;相较于原生林和弃耕,次生林和耕地中连接不同功能群的关键种较少。块状土壤比岩土界面土壤的细菌网络更大,块状土壤细菌网络中的操作分类单元（operational taxonomic unit,OTU）之间的距离更近,受到扰动后,可以更快地将信息传递到整个网络。岩土界面土壤中在模块中连接模块间联系的细菌类群比块状土壤的少,块状土壤中的关键种大多起到了连接模块与模块来组成网络的作用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 1 绪论
•   1.1 研究背景、目的与意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 喀斯特地区的特点和空间异质性
•     1.2.2 喀斯特地区不同土地利用方式对理化性质影响的研究进展
•     1.2.3 土壤微生物的研究进展
•   1.3 研究内容与技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 研究技术路线
• 2 材料与方法
•   2.1 研究区概况
•   2.2 土壤样品采集与预处理
•   2.3 土壤样品测定方法
•     2.3.1 土壤理化性质测定
•     2.3.2 土壤细菌群落测定
•   2.4 数据处理与统计分析
•     2.4.1 生物信息分析流程
•     2.4.2 分子生态网络分析
•     2.4.3 数据统计分析
• 3 不同干扰强度对块状和岩土界面土壤的理化性质的影响
•   3.1 不同干扰强度对块状和岩土界面土壤的理化性质的影响
•   3.2 不同干扰强度对块状土壤和岩土界面的土壤矿质元素的影响
•   3.3 讨论
•   3.4 小结
• 4 不同干扰强度对块状和岩土界面土壤的细菌群落alpha多样性和群落结构的影响
•   4.1 不同干扰强度对块状和岩土界面土壤的细菌群落alpha多样性的影响
•   4.2 不同干扰强度对块状和岩土界面土壤的主要细菌种类的相对丰度的影响
•   4.3 不同干扰强度对块状和岩土界面土壤的细菌群落结构的影响
•   4.4 讨论
•   4.5 小结
• 5 不同干扰强度对对土壤的细菌群落相互作用的影响
•   5.1 不同干扰强度和不同土壤位置的土壤细菌群落网络的拓扑特征分析
•   5.2 不同土地利用方式和不同土壤位置的细菌群落网络中的关键种
•   5.3 讨论
•   5.4 小结
• 6 结论与展望
•   6.1 结论
•   6.2 展望
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 薛亚芳

导师: 张永清,田静

关键词: 喀斯特地区,不同人为干扰强度,岩石,细菌群落

来源: 山西师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农艺学

单位: 山西师范大学

基金: 国际合作项目(4157113004),国家重点研发计划项目(2017YFA0604803)

分类号: S154.3

DOI: 10.27287/d.cnki.gsxsu.2019.000873

总页数: 60

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