土壤细菌群落对纳帕海高原湿地退化的响应

【目的】探明高原退化湿地土壤细菌群落结构及多样性的时空动态特征,为理解土壤微生物群落对高原湿地退化的响应过程及机制提供关键数据支撑。【方法】以纳帕海高原不同湿地退化阶段(沼泽湿地、沼泽化草甸、草甸)为研究对象,采用Illumina高通量测序技术,探测土壤细菌群落组成及多样性的干湿季变化规律。【结果】①共检测到土壤细菌10门21属,其中变形菌门Proteobacteria和未分类菌属为优势门和属,相对丰度分别达35.92%和20.64%。②相较于原生沼泽湿地,沼泽化草甸的变形菌门和酸杆菌门Acidobacteria相对丰度分别增加14.06%和47.72%,绿弯菌门Chloroflexi相对丰度显著减少38.54%(P<0.05);草甸的酸杆菌门、放线菌门Actinobacteria、疣微菌门Verrucomicrobia和浮霉菌门Planctomycetes相对丰度分别增加了210.15%、231.37%、229.55%和315.22%。上述菌门相对丰度均为干季大于湿季。沼泽化草甸的厚壁菌门Firmicutes相对丰度在干季显著增加72.38%,在湿季显著减少73.17%(P<0.05);而拟杆菌门Bacteroidetes相对丰度在干季显著减少55.50%,在湿季显著增加223.54%(P<0.05)。③沼泽化草甸和草甸的Shannon指数较原生沼泽湿地显著增加(P<0.05),且沼泽湿地和沼泽化草甸表现为湿季大于干季,草甸则表现为干季大于湿季。④Mantel分析结果表明:干季细菌群落结构组成由土壤pH和氮、磷、钾质量分数调控,湿季则由含水量、有机质、氮磷及pH调控;Pearson相关性分析结果表明:含水量、有机质、氮和pH是影响干季土壤细菌多样性的主控因子;湿季则为磷、钾和碳氮比。【结论】高原湿地退化导致土壤含水量和pH减小,进而影响土壤碳、氮、磷和钾养分状况,最终调控土壤细菌群落组成和多样性的干湿季变化。

短期氮沉降对纳帕海高寒退化疏花早熟禾草甸土壤呼吸干湿季变化的影响

为探究氮沉降增加背景下高寒草甸土壤呼吸干湿季变化及其与环境因子的耦合关系,选择纳帕海典型退化草甸疏花早熟禾群落,设置对照(0 g·m^(-2)·a^(-1))、低氮(5 g·m^(-2)·a^(-1))、中氮(10 g·m^(-2)·a^(-1))和高氮(15 g·m^(-2)·a^(-1))4个水平的氮沉降模拟试验,分析氮沉降引起的地上生物量、植物多样性及土壤理化性质变化对土壤呼吸的影响。结果表明:不同氮沉降处理均显著促进草甸土壤呼吸,干季和湿季土壤呼吸速率相较于对照分别增加了21.9%~53.9%和27.3%~51.2%,且在中氮处理下增幅最大。氮沉降显著提升草甸地上生物量(增幅达52.2%~66.4%);植物多样性随氮添加总体呈降低趋势,湿季最大降幅(13.5%~24.2%)出现在高氮处理。氮沉降显著增加土壤铵态氮、有机质、微生物生物量碳氮、温度和含水率(增幅为14.3%~333.5%),氮沉降显著降低土壤pH(减幅达9.0%~34.6%)。结构方程表明,植物生物量及Shannon多样性、微生物生物量和温湿度对土壤呼吸具有显著促进作用,土壤容重则表现为抑制效应;氮库和pH对土壤呼吸变化的解释率分别为55.7%和45.1%,是影响土壤CO_(2)排放的主导因素。短期大气氮沉降主要通过改变土壤pH及氮库组成而促进高寒退化草甸土壤呼吸。