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内蒙古荒漠生物土壤结皮及下层土壤微生物多样性和群落结构研究

张星星  
【摘要】:荒漠化是全球最重要的生态和环境问题之一,荒漠化对我国的危害和影响也极其严重。而内蒙古又多荒漠,常被指为“沙尘暴”的祸源,是我国防治荒漠化的重点地区。生物土壤结皮(biological soil crusts, BSCs)能够遏制土壤荒漠化,在荒漠生态系统稳定、修复和重建中具有重要意义。微生物是BSCs的重要组成成分,在其发育形成过程中扮演重要角色。但是,内蒙古荒漠BSCs及其相邻下层土壤微生物群落组成尚不清楚,进行相关研究可为明确微生物在BSCs的作用和功能提供佐证,并为相关微生物资源的开发和利用奠定基础,具有重要的理论意义和实践价值。基于Miseq高通量测序,本研究对比分析库布齐和毛乌素荒漠在不同季节、不同类型BSCs及其紧邻下层土壤中微生物群落结构,并结合理化性质测定进行微生物群落和环境因子关系的分析。研究结果和结论如下:(1)土壤理化性质:BSCs的pH值、含水量小于其相应下层土壤的,而有机质、速效氮、叶绿素含量却相反;同一地点同一类型样品的相比较,pH为5月份高于9月份;BSCs速效氮含量为5月份低于9月份,而速效磷和有机质含量变化相反;下层土壤速效氮、速效磷含量为5月份低于9月份,有机质含量则相反。(2)微生物多样性时空差异明显:9月份的高于5月份的;BSCs中细菌的多样性一般高于下层土壤的,而多数BSCs真菌多样性低于下层土壤:毛乌素微生物多样性高于库布齐的。(3)群落结构:5月份12个样品细菌OTU有585-1130个,优势群落有Proteobacteria (9.46%-39.99%)、Firmicutes (0.000035%-63.48%)、Acidobacteria (0.13%-40.89%)、ctinobacteria (4.71%-30.89%)、Bacteroidetes (1.92%-27.68%)、 Chloroflexi (0.19%-7.05%)、Cyanobacteria (0.034%-45.54%)、Gemmatimonadetes (0.013%-11.53%)。BSCs中以Proteobacteria、Cyanobacteria及Bacteroidetes为优势菌群,而下层土壤以Proteobacteria、 Acidobacteria和Actinobacteria为优势菌群;9月份11个样品,细菌OTU有4348-7439个,优势群落有Proteobacteria (26.91%-48.86%)、Bacteroidetes (2.52%-13.39%)、 Actinobacteria (7.33%-44.61%)、 Fusobacteria (0.00%-5.61%)、Acidobacteria (7.62%-23.50%)、Gemmatimonadetes (1.15%-6.77%)、Firmicutes (0.23%-9.35%)。BSCs中以Proteobacteria, Actinobacteria, Bacteroidetes及Cyanobacteria而下层土壤以Proteobacteria、Actinobacteria, Bacteroidetes为优势菌群。9月份真菌OTU有90-417个,主要划分为5个门,分别有Zygomycota(接合菌门)(0.00%-9.770%)、Basidiomycota(担子菌门)(0.00%-30.69%)、Glomeromycota(球囊菌门)(0.00%-0.12%)、Chytridiomycota(壶菌门)(0.00%-1.6%)、Ascomycota(子囊菌门)(7.28%-50.50%)及大部分未分类类群。(4)微生物群落与环境因子关系:土壤含水量、有机质、叶绿素和pH对微生物群落组成影响较大,速效氮和速效磷对微生物群落分布影响较小。


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