腾格里沙漠东南缘藓结皮植物–土壤连续体不同粒径土壤微生物群落多样性

藓结皮作为干旱半干旱地区生物土壤结皮发育演替的稳定阶段,参与了荒漠生态系统的物质循环和能量流动,为微生物多样性的维持提供了微生境。了解藓结皮植物–土壤连续体不同粒径土壤微生物群落多样性对认识藓结皮的生态过程具有重要意义。本研究采用Illumina MiSeq技术对藓结皮植物–土壤连续体以及结皮下层不同粒径土壤微生物多样性和群落结构进行了分析。测序结果得到10,730个细菌变异序列(ASVs)和3,035个真菌ASVs。藓结皮附着土细菌群落α多样性指数低于结皮下层,而藓结皮附着土真菌群落α多样性指数显著高于结皮下层和结皮抖落土。藓结皮层常见的细菌门有放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、蓝细菌门、拟杆菌门,结皮下层土壤常见的细菌门有放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门,藓结皮附着土细菌群落变形菌门和拟杆菌门相对多度高于不同粒径藓结皮抖落土及藓结皮下层土。藓结皮层和藓结皮下层常见的真菌门有子囊菌门和担子菌门。藓结皮附着土与不同粒径抖落土在细菌群落微枝形杆菌属(Microvirga)、红色杆菌属(Rubrobacter)、苔藓杆菌属(Bryobacter)、土壤红杆菌属(Solirubrobacter)、地嗜皮菌属(Geodermatophilus)、鞘氨醇单胞菌属(Sphingomonas)、芽生球菌属(Blastococcus)、诺卡氏菌属(Nocardioides)、Rubellimicrobium、贫养杆菌属(Modestobacter)相对多度存在显著差异,藓结皮附着土与不同粒径抖落土在真菌群落曲霉属(Aspergillus)、Knufia、Darksidea、粉褶蕈属(Entoloma)、Monosporascus、Bhatiellae、亚隔孢壳属(Didymella)、链格孢属(Alternaria)、Cladosporium、镰刀菌属(Fusarium)相对多度上存在显著差异。藓结皮附着土细菌和真菌共现性网络比不同粒径藓结皮抖落土和藓结皮下层土细菌和真菌共现性网络更复杂且连通性更好。这些研究结果有助于在微环境尺度探究生物土壤结皮参与荒漠生态系统生物地球化学循环的微生物多样性的变化规律。

毛乌素沙地生物土壤结皮对油蒿水分吸收的影响模拟

植物可利用水分是决定沙生灌木生长的主要因子,生物土壤结皮(简称生物结皮)在降雨期影响降水入渗,而在干旱期改变土壤蒸发,从而影响土壤水分分布,最终可能影响灌木水分吸收。然而,关于不同降水条件下生物结皮对灌木水分吸收和水分胁迫的影响机制认识不清。以油蒿为研究对象,基于试验数据和1990—2019年气象数据,采用数学模拟,定量研究了毛乌素沙地不同降水条件下生物结皮对土壤水分分布和油蒿水分吸收的影响,评价干旱期生物结皮对油蒿水分胁迫的影响。结果表明:与无结皮处理相比,生物结皮处理的土壤蒸发降低了5.1%;生物结皮改善了干旱期的土壤水分条件;生物结皮降低了植物水分胁迫的比例,平均降低比例为8.1%;生物结皮提高了植物水分吸收,平均增加比例为12.8%;生物结皮和对照植物水分吸收的比值随季节降水量的增加而降低,均值为1.13。综上,生物结皮的出现并未消极地影响沙生灌木的水分吸收。研究结果有助于理解生物结皮与灌木的共生或竞争关系。