内蒙古不同类型草地土壤微生物多样性及群落结构研究

摘要

土壤是一个高度动态和复杂的环境，土壤微生物对环境变化的高度敏感性使其成为草地生态健康评价的重要指标。近些年来，内蒙古草地破坏严重，探究土壤微生物在草地中的分布规律及其与土壤理化性质的关系并找出主要驱动因子可以指示草地生态系统的健康，为未来内蒙古不同类型草地的恢复和生态服务功能的实现提供一定的理论依据。本研究选择内蒙古三种代表草地—荒漠草地、典型草地、草甸草地为研究对象，分析了各草地土壤微生物数量、功能多样性、群落结构的变化规律及与土壤理化性质的相关性，找出影响细菌群落分布的主要驱动因子。
　　本研究主要内容包括：⑴利用平板计数法测定土壤可培养微生物数量表明:细菌数量为2.75×106～11.1×106 CFU/g干土，放线菌数量为6.1×105～2.1×106 CFU/g干土，真菌数量为1.8×104～1.0×105 CFU/g干土。细菌、真菌、放线菌数量变化趋势为荒漠草地＜典型草地＜草甸草地。相关性分析发现，细菌、真菌、放线菌数量与pH值、砂砾含量呈负相关，与其他理化因子呈正相关。荒漠草地中放线菌、真菌与总氮含量显著正相关;典型草地中细菌数量与含水量、pH、有机碳、总氮显著相关;草甸草地中放线菌与有机碳、总氮、粗粉粒相关，真菌则与营养元素和机械组成显著相关。⑵利用Biolog-ECO方法测定土壤微生物功能多样性表明:从荒漠草地到草甸草地，微生物对各种碳源的利用量、利用种类是增加的。碳源利用种类由没有偏好转向氨基酸、酚类、胺/氨类、羧酸类碳源优势。丰富度指数、优势度指数、均匀度指数变化范围为3.08～3.87、0.91～0.97、0.76～2.98，均表现出草甸草地最高，荒漠草地最低的变化趋势。相关分析表明，丰富度指数与除含水量外的其他因子显著相关;优势度指数与各因子显著相关。而均匀度与含水量、机械组成有显著的相关性。荒漠草地的均匀度与碳氮比显著正相关;典型草地的优势度与粗粉粒含量正相关;草甸草地的优势度、均匀度与细粘粒正相关。⑶利用高通量测序方法测定土壤微生物细菌群落结构表明:细菌优势门类主要有放线菌门、酸杆菌门、变形菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门，占比分别为25.8％～40.7％、13.5％～36.4％、10.9％～23.3％、9.3％～15.0％、2.7％～6.1％，并且疣微菌门、装甲菌门在三种草地间具有显著差异。统计各草地共有和独有种类数目发现，科水平之前典型草地与荒漠草地细菌类群构成更为相似，科水平后典型草地与草甸草地的构成更为接近，说明典型草地是荒漠草地和草甸草地的过渡地带。RDA分析发现，影响细菌群落分布的理化因子中，机械组成是影响三种草地细菌群落结构分布的主要驱动因子。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 引言

1．2．1 自然因素

1．2．2 人为因素

1．3 草地土壤微生物多样性、群落结构的研究方法

1．3．1 平板纯培养方法

1．3．2 生物标记法

1．3．3 碳源利用法

1．3．4 高通量测序技术

1．4 研究目的与意义

1．5 研究区概况

1．6 取样方法

第二章 不同类型草地土壤理化性质

2．1 仪器与设备

2．2 研究方法

2．3．1 草地土壤理化性质

2．3．2 草地土壤理化性质相关性

2．4 本章小结

第三章 不同类型草地土壤可培养微生物数量

3．1 仪器与设备

3．2 研究方法

3．3 结果与分析

3．3．1 草地土壤可培养微生物数量

3．3．2 草地可培养微生物数量与土壤理化性质相关性

3．4 本章小结

第四章 不同类型草地土壤微生物功能多样性

4．1 仪器与设备

4．2 研究方法

4．2．1 Biolog Ecoplate接种与培养

4．2．2 数据统计分析

4．3 结果与分析

4．3．1 草地土壤微生物利用总碳源动力学特征

4．3．2 草地土壤微生物群落碳源利用主成分分析

4．3．3 草地土壤微生物群落多样性

4．3．4 草地土壤微生物多样性与理化性质相关性

4．4 本章小结

第五章 不同类型草地土壤微生物群落结构

5．1 仪器与设备

5．2 研究方法

5．2．1 土壤样品DNA抽提

5．2．2 土壤样品DNA产物PCR扩增

5．2．3 数据分析

5．3 结果与分析

5．3．1 草地土壤细菌群落高通量测序统计学分析

5．3．2 草地土壤细菌群落组成

5．3．3 草地土壤细菌群落多样性

5．3．4 草地细菌群落分布与土壤理化性质相关性

5．4 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢