黄土高原次生演替过程中植被恢复对微生物群落的影响

摘要

黄土高原是我国水土流失最严重、生态环境最脆弱的生态系统，近二十年利用退耕还林还草来进行生态系统重构，土壤质量有所改善，效果显著。本研究利用第二代高通量测序技术研究黄土高原退耕还林次生演替过程中植被类型、植被恢复年限、不同根域及环境因子对土壤微生物群落的影响，以探讨植物和环境因子对微生物群落的影响模式。主要结论如下:
　　(1)研究植被类型、植被恢复年限以及环境因子对土壤细菌和真菌群落的影响，结果表明，16S rRNA基因测序得到的主要细菌门类为变形菌门、放线菌门和酸杆菌门，占所有细菌门类的50-64％，ITS基因测序得到的主要真菌门类是Ascomycota、Basidiomycota、Zygomycota和Glomeromycota，其中子囊菌门占所有真菌门类的50-80％。基于16S rRNA基因的微生物群落多样性结构，环境因子的影响力最大，其中有机质、全氮和有效钾对影响微生物群落多样性起到显著作用，其次是不同植被恢复年限;而对于真菌群落多样性变异，不同植被类型对真菌群落影响最大，其中刺槐和其他植被类型以及14和40年间、14和33年间均有显著性差异，其次是不同植被恢复年限和环境因子的影响。总之，植被类型、植被恢复年限和环境因子共同影响了土壤微生物群落的多样性，16S rRNA基因所指示的细菌群落结构更多受到环境因子的影响，而真菌群落更多被植被类型所影响。
　　(2)对木本植物和草本植物不同根域的真菌群落结构进行分析，表明不同根域对真菌群落的影响比较小，alpha多样性指数在根外、根圈、根际均没有明显的变化，对群落变异进行分析表明只有根和其他部位有显著差异。对木本植物和草本植物不同根域的细菌和古细菌群落结构进行分析表明木本和草本植物的alpha多样性变化规律一致，在根圈和根外alpha多样性指数最大，根际和根系中逐渐减小;木本植物根外和根圈的群落多样性组成无显著差异，其他根域两两之间均有显著性差异，而草本植物不同根域的细菌和古细菌群落多样性组成两两之间均有显著性差异;木本植物根外-根圈-根际-根系的酸杆菌门相对丰度呈现递减趋势，变形菌门相对丰度呈现递增趋势，放线菌门在木本植物根外-根圈-根际中逐级递增，在根系中大幅减少，草本植物中酸杆菌门、放线菌门、变形菌门的相对丰度在根外和根圈中基本相同，酸杆菌门在根际和根系中相对丰度明显减少，变形菌门和放线菌门相对丰度在根际有所增加，在根系中酸杆菌门相对丰度很低，变形菌门相对丰度最高;通过共发生网络图分析，木本和草本植物根外-根圈-根际-根系的网络复杂度呈现逐渐递增趋势，而木本植物根外-根圈-根际网络复杂度的递增趋势比草本植物更缓慢。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 选题的目的与意义

1．2 选题依据

1．3 国内外研究现状

1．3．1 土壤微生物多样性的研究方法

1．3．2 土壤微生物群落多样性的影响因素

1．3．3 不同根域微生物群落的研究

1．4 研究内容

1．4．1 实验内容

1．4．2 技术路线

第二章 土壤微生物群落对黄土高原退耕还林的响应

2．1 材料与方法

2．1．1 研究区概况

2．1．2 样品采集

2．1．3 土壤化学性质的测定

2．1．4 土壤微生物基因组总DNA的提取以及基因可变区片段的扩增分析

2．1．5 PCR产物的纯化和文库混合

2．1．6 生物信息学分析

2．1．7 数据统计分析

2．2 结果与分析

2．2．1 土壤环境因子分析

2．2．2 土壤微生物物种组成分析

3．2．3 不同植被恢复年限对微生物群落多样性的影响

3．2．4 植被类型对微生物群落多样性的影响

3．2．5 土壤环境因子对微生物群落多样性的影响

3．3 讨论

3．4 结论

第三章 土壤微生物群落结构对植被不同根域部位的响应

3．1 材料与方法

3．1．1 样品采集

3．1．2 微生物基因组总DNA提取、PCR扩增测序以及生物信息学分析

3．1．3 数据统计分析

3．2 结果与分析

3．2．1 木本和草本植物不同根域细菌和古细菌群落分析

3．2．2 木本和草本植物不同根域真菌群落分析

3．3 讨论

3．4 结论

第四章 主要结论

参考文献

致谢

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