贡嘎山海螺沟冰川末端真菌群落原生演替生态特征研究

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随着全球气候持续性变暖,冰川作为气候变化最敏感的区域之一,在全球范围内发生了大面积退缩,形成了称为冰川末端的原生裸地,并在此基础上形成了具有土壤物理、化学和生物梯度的原生演替序列。冰川末端退缩距离代表原生裸地的演替时间,是沿着空间梯度研究生物群落原生演替过程的天然实验室。真菌作为与土壤形成及动植物密切相关的重要微生物,其原生演替规律尚未很好地阐明。本研究选取了贡嘎山海螺沟冰川末端演替时间在0~188年的6个不同演替时间的样点进行研究,每个样点选取2个不同的土壤深度(0~10 cm和10~20 cm),各样点采集3个土样(重复),共36份样品。使用ITS条形码、Roche454测序技术、生物信息学分析、分层聚类分析、多元回归树分析和典型性相关分析等手段来研究真菌群落原生演替的生态特征及其与环境因子的关系。  经生物信息学预测,海螺沟冰川末端的土壤中共有7287个真菌操作分类单元(Operational taxonomic unit,OTU),主要是由担子菌门和子囊菌门真菌组成,分别占了OTU总数的40.17%和22.63%。真菌群落结构随着土壤演替年龄的增加发生以子囊菌门为优势真菌到担子菌门占优势真菌的转变。在两个土层的真菌群落中,物种总数在冰川原生演替时间的38年达到高峰,在小于2年处最少。随着土壤演替时间的增加,真菌的物种总数显著变化,但没有明确的变化趋势。随着冰川末端的演替时间的推移,两个土层真菌群落的多样性分别呈现不同的趋势,即0~10 cm的真菌多样性先上升后下降;而10~20 cm的真菌多样性变化呈现变化趋势不显著。  贡嘎山海螺沟冰川末端上的真菌群落经历了一个原生演替的过程(物种周转率均大于0.65,趋近于1),并随着相同的演替时间间隔有一个逐步减小的趋势,即最初演替速度最快,随着演替时间的推移,真菌的演替速率逐年下降,趋于稳定。演替阶段按不同的Bray-Curtis距离划分为早期、中期和后期。  随着冰川末端退缩距离的增加,即土壤演替时间的推移,土壤中的总碳和总氮含量在不同的土层表现出不同的趋势,在0~10 cm土层中均呈现先增加后减少的趋势;而在10~20 cm土层中均呈现波动。而土壤持水量和土壤pH值的变化也呈波动状,没有明显的变化趋势。  典型性相关分析结果表明土壤pH值、相对大气湿度、土壤年龄、植被覆盖率和真菌群落结构的变化正相关,海拔与真菌群落结构的变化负相关。多元回归树分析表明在本研究中的土壤的pH值和相对大气湿度是影响真菌群落的分布关键环境因子。
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