[00134196]高寒草甸退化演替过程中土壤微生物多样性与植物群落关系研究

1.课题来源与背景 高寒草甸是我国面积最大,分布最广的典型高寒生态系统之一,在保护生态环境方面具有重要意义,但由于人类不合理的开垦和利用,以及草原放牧的不合理,导致高寒草甸区退化严重。草地退化导致生态环境日趋脆弱,因此引起草地质量衰退、草地生产力和服务功能下降,从而导致生态恢复功能减弱甚至生态恢复功能丧失。草地退化的主要原因之一是土壤的退化,土壤肥力状况以及土壤微生物多样性的群落分布特征是探索土壤退化的重要途径之一。微生物是高寒土壤生态系统的重要组成部分,对当地土壤、植被以及气候引起的环境变化能够做出及时响应,能较早的指示生态系统功能的变化。 《高寒草甸退化演替过程中土壤微生物多样性与植物群落关系研究》（18JR3RA182）是2018年立项的甘肃省青年基金,项目起止时间为2018年7月-2020年6月。 2.研究目的与意义 天祝县位于祁连山东麓,地处青藏、蒙新、黄土三大高原的交汇处,在研究高寒草甸生态系统的功能等方面,具有独特的地理意义。研究天祝土壤微生物多样性,对预测全球气候变化以及植被退化、植被演替都有重要意义。为明确之后土壤养分及微生物群落组成结构的动态变化提供理论依据,为退化高寒草甸的合理利用、恢复和治理以及草地资源可持续发展提供科学支撑。 3.主要论点与依据 （1）随草地退化程度加剧,4个退化程度高寒草甸样地中植被高度、盖度和地上生物量呈下降趋势 ,表现为ND＞LD＞MD＞SD,在重度退化样地中植物群落多样性最为丰富。 （2）随高寒草甸退化程度加剧,不同退化程度表层土壤中全碳、全氮、全磷、铵态氮、硝态氮及 可提取碳、氮、磷等养分物质依次降低。高寒草甸地区土壤全量养分含量较高,土壤中的速效养分 较低,成为阻碍牧草生长的限制因子。 （3）草地退化导致土壤微生物α多样性和群落结构发生变化,表现为随退化程度加剧呈下降趋势 。4个退化样地土壤真菌优势类群为担子菌门、被孢霉门和子囊菌门;细菌优势类群为变形菌门、 放线菌门、疣微菌门和酸杆菌门。采用LEfSe分析不同退化高寒草甸样地,发现真菌共有15个差异 物种;细菌共有11个差异物种。通过对真菌群落（FUNGuild）和细菌群落（Tax4FUN）进行功能预测时发现,退化高寒草甸真菌群落主要以外生菌根菌、土壤腐生菌,及共生菌根为主要响应功能群 ;细菌群落主要以氨基酸代谢和碳水化合物代谢为主要功能特征。造成这一结果的主要原因与土壤中有效养分和参与碳氮磷养分转化的酶有直接相关关系。 4.创见与创新 本研究基于分子生物学视角,利用不同退化演替下土壤微生物群落物种组成和相对丰度,研究高寒草甸不同退化演替过程中对土壤微生物多样性的影响,探讨不同退化程度的地上植被群落特征与土壤微生物多样性之间的相关关系。 5.社会经济效益、存在的问题 本项目属于基础研究,研究结果对退化高寒草甸的合理利用、恢复和治理以及草地资源可持续发展提供科学理论依据。本研究基于高通量测序技术,从整体上深入揭示不同退化程度高寒草甸土壤真菌和细菌群落结构,多样性,以及代谢功能的变化特征,并利用功能预测手段分析该区域草甸退化过程中的潜在微生物群落功能,明确了引起草地微生物结构变化的关键因素,探索性的揭示草原微生物对草地退化的响应特征。本项目对天祝县退化高寒草甸土壤、植被、微生物多样特征及其相关关系进行研究,能较早的指示生态系统功能的变化,对预测全球气候变化以及植被退化、植被演替都有重要意义,为退化高寒草甸的恢复治理和草地资源可持续发展利用提供理论参考。 6.历年获奖情况 无。