论文部分内容阅读
土壤微生物在生态系统的物质循环、能量流动和信息传递方面都发挥着重要作用，然而暖温带-北亚热带过渡区内土壤微生物的物种组成、多样性及空间分布特征仍不清楚。河南省白云山属于典型的暖温带向北亚热带过渡区，本研究基于白云山5hm2森林动态监测样地，采用高通量测序技术对样地内120个土壤样品进行测序，分析土壤微生物多样性、群落结构和空间分布特征，不同腐殖质层生境、不同植被盖度生境和不同土壤生境中微生物多样性和群落组成，以及土壤微生物与环境因子(地形因子和土壤因子)的关系。研究结果如下:
(1)当土壤取样点达到120个时，检测到真菌17个门、55个纲、133个目、343个科、792个属和6266个OTUs，单个土壤样品中平均有486个真菌OTUs;检测到细菌51个门、173个纲、325个目、482个科、707个属和12852个OTUs，单个土壤样品中平均有3549个细菌OTUs。其中土壤真菌的优势门、优势纲和优势目分别为为担子菌门(Basidiomycota)(71.2％)、伞菌纲(Agaricomycetes)(68.38％)和红菇目(Russulales)(25.48％)。细菌优势门为酸杆菌门(Acidobacteria)(28.82％)，优势纲为Spartobacteria(16.05％)，优势目Chthoniobacterales(16.05％)。山谷中土壤真菌和细菌OTU的种类均比山脊上多。
(2)根据每个20m×20m样方的腐殖质层厚度，将120个样方分为A(0cm≤厚度≤3cm)，B(3cm＜厚度≤5cm)，C(5cm＜厚度≤7cm)和D(7cm＜厚度≤9cm)四个生境，分析四个腐殖质层生境中土壤微生物多样性和物种组成。结果表明，真菌OTU种类在腐殖质层最厚的生境中最多，而细菌OTU种类在腐殖质层厚度中等的两个生境中较多。真菌和细菌的物种丰富度和香农多样性均随着腐殖质层的增厚而升高。四个腐殖质层生境中细菌Alpha多样性存在极显著差异，真菌和细菌Bata多样性存在显著差异。四个腐殖质层生境中土壤微生物的优势门和优势科一致，但相对丰度存在差异。
(3)根据每个20m×20m样方的植被盖度将120个样方分为A(0％≤盖度＜25％)、B(25％≤盖度＜50％)、C(50％≤盖度＜75％)、D(75％≤盖度≤100％)四个生境，分析四个植被盖度生境中土壤微生物的多样性和物种组成。结果表明，植被盖度为50％～75％的生境中土壤真菌和细菌的OTU种类最多，植被盖度最高的生境中土壤真菌和细菌物种丰富度和香农多样性最高。四个植被盖度生境中真菌Alpha多样性存在显著差异，而细菌Alpha多样性无显著差异。
(4)根据每个20m×20m样方的土壤养分含量，将120个样方分为A(养分中等土壤)、B(养分贫瘠土壤)和C(养分肥沃土壤)三个土壤生境，分析三个土壤生境中微生物多样性和群落组成。结果表明，土壤养分肥沃的生境中检测到的真菌OTU种类数目、香农多样性和物种丰富度最高，土壤养分贫瘠的生境中检测到的真菌和细菌OTU种类数目、物种丰富度和香农多样性均最低。三个土壤生境中真菌和细菌Alpha多样性与Bata多样性均存在显著差异，细菌的群落结构差异大于真菌。
(5)运用冗余分析和相关性分析研究地形和土壤两类环境因子对土壤微生物的影响。结果表明，在地形因子中，坡度和海拔对土壤真菌和细菌群落的影响较大，在土壤因子中，pH和碱解氮是最重要的影响因子，均对真菌和细菌产生显著影响，土壤含水量对真菌的影响显著，对细菌影响不显著。
(1)当土壤取样点达到120个时，检测到真菌17个门、55个纲、133个目、343个科、792个属和6266个OTUs，单个土壤样品中平均有486个真菌OTUs;检测到细菌51个门、173个纲、325个目、482个科、707个属和12852个OTUs，单个土壤样品中平均有3549个细菌OTUs。其中土壤真菌的优势门、优势纲和优势目分别为为担子菌门(Basidiomycota)(71.2％)、伞菌纲(Agaricomycetes)(68.38％)和红菇目(Russulales)(25.48％)。细菌优势门为酸杆菌门(Acidobacteria)(28.82％)，优势纲为Spartobacteria(16.05％)，优势目Chthoniobacterales(16.05％)。山谷中土壤真菌和细菌OTU的种类均比山脊上多。
(2)根据每个20m×20m样方的腐殖质层厚度，将120个样方分为A(0cm≤厚度≤3cm)，B(3cm＜厚度≤5cm)，C(5cm＜厚度≤7cm)和D(7cm＜厚度≤9cm)四个生境，分析四个腐殖质层生境中土壤微生物多样性和物种组成。结果表明，真菌OTU种类在腐殖质层最厚的生境中最多，而细菌OTU种类在腐殖质层厚度中等的两个生境中较多。真菌和细菌的物种丰富度和香农多样性均随着腐殖质层的增厚而升高。四个腐殖质层生境中细菌Alpha多样性存在极显著差异，真菌和细菌Bata多样性存在显著差异。四个腐殖质层生境中土壤微生物的优势门和优势科一致，但相对丰度存在差异。
(3)根据每个20m×20m样方的植被盖度将120个样方分为A(0％≤盖度＜25％)、B(25％≤盖度＜50％)、C(50％≤盖度＜75％)、D(75％≤盖度≤100％)四个生境，分析四个植被盖度生境中土壤微生物的多样性和物种组成。结果表明，植被盖度为50％～75％的生境中土壤真菌和细菌的OTU种类最多，植被盖度最高的生境中土壤真菌和细菌物种丰富度和香农多样性最高。四个植被盖度生境中真菌Alpha多样性存在显著差异，而细菌Alpha多样性无显著差异。
(4)根据每个20m×20m样方的土壤养分含量，将120个样方分为A(养分中等土壤)、B(养分贫瘠土壤)和C(养分肥沃土壤)三个土壤生境，分析三个土壤生境中微生物多样性和群落组成。结果表明，土壤养分肥沃的生境中检测到的真菌OTU种类数目、香农多样性和物种丰富度最高，土壤养分贫瘠的生境中检测到的真菌和细菌OTU种类数目、物种丰富度和香农多样性均最低。三个土壤生境中真菌和细菌Alpha多样性与Bata多样性均存在显著差异，细菌的群落结构差异大于真菌。
(5)运用冗余分析和相关性分析研究地形和土壤两类环境因子对土壤微生物的影响。结果表明，在地形因子中，坡度和海拔对土壤真菌和细菌群落的影响较大，在土壤因子中，pH和碱解氮是最重要的影响因子，均对真菌和细菌产生显著影响，土壤含水量对真菌的影响显著，对细菌影响不显著。