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青藏高原草甸土壤中固碳微生物群落多样性及其影响因素

2020-12-02阅读(799)

青藏高原草甸土壤中固碳微生物群落多样性及其影响因素

论文摘要

青藏高原高寒地区草甸草地作为世界上海拔最高、类型最独特的草地生态系统,是该地区重要的碳库,对温室气体过量排放产生的气候变化十分敏感。在生态系统物质循环中,土壤碳的生物地球化学循环尤为重要。土壤微生物是生态系统功能发挥和生物化学循环的驱动者和重要载体,为了了解青藏高原土壤碳循环对环境变化的响应,需要明确土壤中固碳微生物群落结构、多样性差异及其影响因子。本论文分别在水平区域尺度和垂直方向上选取西藏东南部地区草甸土壤为研究对象,利用宏基因组学技术中的高通量测序技术,研究了2个不同梯度层面土壤固碳微生物群落结构的变化趋势,探讨了土壤固碳微生物群落结构和环境因子的关系。获得的主要结论如下:降水梯度带上:土壤有机碳含量随年降水量减少而降低,二者相关性显著;微生物物种丰富度在研究区域空间上呈西高东低,西部土壤物种分布更为均匀;各组间固碳微生物群落多样性差异显著大于组内差异,呈现明显的地理分布格局;固碳微生物群落组成上,变形菌门Proteobacteria处于绝对优势,优势属包括碱螺菌属(Alkalispirillum),硫杆菌(Sulfurifustis)等。控制土壤固碳微生物多样性的主要影响因素有年均降水量、土壤含水率、植被盖度、年均温以及pH值,其中pH值与其它环境因子呈负相关关系;年均降水量与除粒度和pH外其它环境因子都呈正相关关系,年均降水量是影响土壤固碳微生物多样性的主要因素。海拔梯度上:土壤有机碳含量随海拔先升高后降低,整体趋势东高西低;东坡样本物种丰富度和分布均匀度更好,西坡各组离散严重,东西坡各组间差异显著;固碳微生物群落组成上,亚硝化单胞菌目Nitrosomonadales,红细菌目Rhodobacterales等在东坡占据优势,西坡与东坡相似,并且着色菌目Chromatiales丰度突出。相对丰度较高的优势属为贪铜菌属(Cupriavidus),红细菌属(Rhodobacter)等。土壤固碳微生物多样性主要影响因素为海拔高度,其次有盖度、土壤含水率、土壤有机碳、粒度等,大部分环境因子之间都呈正相关关系。海拔高度变化是影响米拉山土壤固碳微生物多样性最主要因素。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 土壤有机碳与土壤微生物
  •   1.2 土壤微生物碳循环与固碳途径
  •   1.3 固碳微生物群落多样性的研究
  •     1.3.1 卡尔文循环概述
  •     1.3.2 多种生态系统固碳土壤微生物的研究
  •   1.4 土壤微生物群落功能基因的研究方法
  •   1.5 小结
  • 第二章 研究意义与研究内容
  •   2.1 研究目的与意义
  •   2.2 研究内容
  •   2.3 技术路线
  • 第三章 样品分析与数据处理方法
  •   3.1 土壤样品测定分析
  •     3.1.1 土壤理化指标测定
  •       3.1.1.1 土壤pH值测定方法
  •       3.1.1.2 土壤容重、含水率测定方法
  •       3.1.1.3 土壤粒度测定方法
  •       3.1.1.4 土壤速效磷测定方法
  •       3.1.1.5 土壤全碳、有机碳测定方法
  •     3.1.2 植被盖度质地测定
  •   3.2 土壤微生物物种组成及功能基因分析
  •     3.2.1 土壤微生物DNA的提取
  •     3.2.2 PCR扩增与Miseq文库
  •   3.3 测序数据处理与统计
  •     3.3.1 数据处理过程和参数
  •     3.3.2 生物统计学分析方法
  •   3.4 完成工作量
  • 第四章 高原草甸土壤固碳微生物群落结构随降水梯度分布特征
  •   4.1 前言
  •   4.2 区域概况与实验材料
  •     4.2.1 研究区概况
  •     4.2.2 采样点描述
  •     4.2.3 实验设计及土壤样品采集
  •   4.3 土壤地化参数在降水梯度带上的分布特征
  •     4.3.1 土壤水分含量及区域降水差异
  •     4.3.2 有机碳在降水梯度带上的分布特征
  •   4.4 固碳微生物群落多样性结构特征
  •     4.4.1 固碳微生物群落多样性指数特征分析
  •       4.4.1.1 Alpha多样性指数分析
  •       4.4.1.2 Beta多样性分析
  •     4.4.2 固碳微生物群落组成及其系统发育分析
  •   4.5 小结
  • 第五章 山地草甸土壤固碳微生物群落多样性结构及分布特征
  •   5.1 前言
  •   5.2 区域概况与实验材料
  •     5.2.1 研究区概况
  •     5.2.2 采样点描述
  •     5.2.3 实验设计及土壤样品采集
  •   5.3 米拉山草甸土壤有机碳分布特征
  •   5.4 固碳微生物微生物群落多样性结构特征
  •     5.4.1 固碳微生物群落多样性指数特征分析
  •       5.4.1.1 Alpha多样性指数分析
  •       5.4.1.2 Beta多样性指数分析
  •     5.4.2 固碳微生物群落组成及其系统发育分析
  •   5.5 小结
  • 第六章 土壤固碳微生物群落组成与环境因子的相关性分析
  •   6.1 降水梯度土壤固碳微生物群落组成与环境因子的相关性
  •   6.2 米拉山土壤固碳微生物群落组成与环境因子的相关性
  •   6.3 小结
  • 第七章 结论和展望
  •   7.1 研究特色与创新之处
  •   7.2 研究结论
  •   7.3 建议和展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 王哲

    导师: 冯海艳,陈保冬

    关键词: 高寒草甸,土壤微生物,水分梯度,海拔梯度,环境因子

    来源: 中国地质大学(北京)

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

    单位: 中国地质大学(北京)

    基金: 国家自然科学基金资助项目(41401286):我国典型冻土区土壤碳循环对温度响应的研究

    分类号: S812.2

    DOI: 10.27493/d.cnki.gzdzy.2019.000912

    总页数: 96

    文件大小: 5230K

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