小尺度下光环境不均一性对微生物群落特征的影响

来源 :山西大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:huangxinyu322
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光环境的不均一性对植物组织、个体、群落、生态系统各层次结构和功能具有重要的影响。在不同的空间尺度,产生了植物群落大尺度的纬度地带性分布和小尺度的生活型变化。微生物群落具有高度的生物多样性,是地球生物多样性的重要组成部分,在生态系统物质化学循环和能量流动过程中发挥重要作用。那么,光环境如何影响微生物群落多样性、分布格局、结构和功能,目前尚无系统的研究报道。本文对两种小尺度不均一光环境条件下的微生物群落多样性和分布格局开展研究。一种是亚高山华北落叶松(Larix principis-rupprechtii)树皮阴阳面的微生物群落,另一种是光伏电站内光伏板遮阴和未遮阴的土壤-植物-微生物系统。基于高通量测序技术,利用非度量多维尺度分析、冗余分析、零模型、共现性网络和结构方程模型,探究在不同光环境下的微生物群落多样性和结构的维持机制。主要结果如下:1.光照对华北落叶松树皮表面微生物群落特征的影响(1)树皮表面向阳面(NS)和背阴面(S)的理化因子(TN、TC、C/N和p H含量)均无显著差异。(2)树皮阴面与阳面生境中细菌群落的α多样性差异显著,且阴面生境中的α多样性高于阳面。树皮阴面和阳面真菌群落的α多样性无显著差异。(3)树皮阴面与阳面生境条件下细菌群落结构具有显著性差异。光照强度是主要的驱动因子;真菌群落结构差异不显著。(4)阳面生境中细菌和真菌群落之间有更紧密的连接,且微生物群落间共存作用大于排斥作用。2.光环境不均一性对土壤-植物-微生物系统的影响(1)光伏板遮阴(S)与未遮阴(NS)区域之间的光合有效辐射(PAR)和土壤温度(Tm)有显著差异(P<0.05)。NS条件下土壤有较高的PAR和Tm。NS条件下的PAR为~744μmol·m-2·S-2,S条件下的PAR为~98μmol·m-2·S-2;S条件下的土壤温度显著低于NS条件下的土壤温度(P<0.05)。(2)未遮阴生境(NS)中植物群落的α多样性和地上生物量均显著高于光伏板遮阴(S)生境(P<0.05),其中植物α多样性受总氮(TN)和硝态氮(NO3--N)的影响,而地上生物量受PAR影响最为显著。S条件下真菌α多样性显著性高于NS条件(P<0.05),而土壤细菌和原生生物群落的α多样性无明显变化(P>0.05)。植物与真菌的α多样性显著相关,与细菌和原生生物的α多样性无显著相关关系(P>0.05)。(3)植物群落结构和土壤微生物群落结构在不同光环境条件下差异显著(P<0.05);PAR是影响地上-地下生物群落结构的关键因素。PAR对土壤微生物群落有直接和间接影响,其中间接影响主要是通过植物群落对微生物群落进行调控。环境过滤是驱动土壤微生物群落分布格局的主要因素。植物与土壤微生物群落的β多样性均有显著的相关性(P<0.05)。(4)遮阴条件下土壤细菌-真菌-原生生物群落之间有更紧密的联系,且微生物群落间共存作用大于排斥。总之,本研究中环境因子主导的确定性过程是驱动小尺度条件下微生物群落构建过程的主导因素。不同生境中微生物群落多样性分布受光照强度直接和间接的影响,光照不均一性是微生物群落多样性维持的一个重要因素。
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