青藏高原高寒草甸土壤微生物群落对增温和降雨变化的响应

摘要

土壤微生物群落作为形成陆地生态系统中的关键生物因子，驱动着碳、氮、磷、硫等养分循环进程，土壤微生物对于地上植被的生长发育及有机质分解过程等都发挥着极其重要的作用。磷脂脂肪酸（PLFA）几乎是全部活体微生物细胞膜的重要成分，由于它在细胞中转化速率特别快，而且细胞一旦死亡，其很快就被降解。磷脂脂肪酸（PLFA）的种类与结构丰富，而且对环境因子反应灵敏，研究分析结果重复性较好，所以，PLFA分析方法是研究土壤微生物的理想技术。青藏高原生态系统类型独特，是全球气候变化的敏感区域，目前正面临气温升高和降雨不规则变化带来的深刻影响。气候改变导致的土壤温度升高和降水格局的变化可以对土壤微生物群落和地上植被甚至生态系统功能产生影响。因此，探讨青藏高原高寒草甸在全球气候变化背景下温度和降雨变化对高寒草甸土壤微生物群落的影响具有重要意义。　　本论文的研究在位于甘肃省甘南藏族自治州玛曲县境内“兰州大学高寒草甸与湿地生态系统定位研究站”展开，该区域拥有整个青藏高原最典型的高寒草甸生态系统，是研究土壤微生物群落对增温和降雨变化响应规律的理想之地。本实验以青藏高原高寒草甸土壤微生物群落为主要研究对象，通过野外控制增温及降雨变化实验平台，植物群落样方调查以及相关土壤微生物的室内实验，围绕增温和降雨变化实验处理下环境因子和土壤微生物群落之间的关系这一主要问题，探究土壤微生物群落在增温以及降雨变化背景下的响应规律，得出的主要结果和结论如下：　　（1）减雨和增温实验处理下 PLFAs 种类和含量显著下降。此外，减雨处理下厌氧菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真核细胞以及没有鉴别出的 PLFAs 所代表的微生物类群的生物量显著下降；增温处理下真核细胞生物量显著下降；增温减雨处理下放线菌生物量显著下降。　　（2）土壤含水量和植物生物量对微生物类群特征 PLFAs 具有显著的正相关作用，土壤温度、植物多样性和均匀度对微生物类群特征 PLFAs具有显著的负相关作用，土壤有机质对微生物类群特征 PLFAs 贡献值较小。　　（3）土壤含水量和植物生物量对微生物类群有显著正相关作用，土壤 pH对放线菌、丛枝菌根真菌、外生菌根真菌和真核细胞所代表的微生物类群呈显著负相关作用；土壤温度和均匀度与微生物类群之间具有显著负相关作用；这表明土壤微生物与土壤理化特性及地上植物生态系统密切相关。　　（4）增温和降雨变化实验处理对真菌/细菌比率没有显著影响，减雨实验处理下革兰氏阳性菌/阴性菌比率显著下降。

目录

声明

第一章 前言

1.1 研究土壤微生物的意义和重要性

1.1.1 土壤微生物的功能

1.1. 2 土壤微生物的意义和重要性

1.2 磷脂脂肪酸分析技术

1.2.1 磷脂脂肪酸概述

1.2.2磷脂脂肪酸指示土壤微生物的群落结构

1.2.3 PLFA分析技术在土壤微生物群落研究中的应用

1.2.4 磷脂脂肪酸方法的优点和不足

1.3全球气候变化下土壤微生物的研究进展

1.3.1 国内外气候变化研究现状

1.3.2 增温和降雨变化对土壤微生物群落的影响

1.3.3 降雨变化对土壤微生物群落的影响

1.3.4 温度对土壤微生物群落的影响

1.4 土壤微生物的国内外研究进展

1.5 研究目的和技术路线

1.5.1 本研究的生态学意义

1.5.2 研究技术路线

1.5.3 本论文拟解决的科学问题

第二章 材料与方法

2.1实验样品采集

2.1.1实验样地生境及其自然概况

2.1.2实验样品采集与处理

2.2实验方法与技术

2.2.1环境因子测定

2.2.2土壤中磷脂脂肪酸的提取

2.3数据分析

第三章 研究结果

3.1土壤理化性质与植物群落特征在不同气候变化处理下的变化趋势

3.2 PLFAs种类及含量在不同气候处理下的差异

3.3不同处理间土壤微生物群落比较

3.4土壤微生物类群的生物量

3.4.1不同处理间土壤微生物类群生物量的比较

3.4.2土壤微生物类群含量所占百分比

3.5土壤微生物类群特征PLFAs

3.6土壤微生物类群特征PLFAs对环境因子的响应

3.7土壤微生物类群对环境因子的响应

3.8不同处理间真菌和细菌比率及革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌比率变化

第四章 讨论及结论

4.1讨论

4.1.1 增温对土壤微生物群落的影响

4.1.2 降雨变化对土壤微生物群落的影响

4.1.3 增温与降雨交互作用对微生物群落的影响

4.1.4 不同处理间F/B比率和GP/GN比率变化

第五章 结论与展望

5.1 结论

5.2 研究展望

（1）面临的挑战

（2）发展与改进

参考文献

在学期间的研究成果

致谢