放牧綿羊?qū)﹄]東草原土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響.pdf

1、放牧是草原管理和利用的主要方式之一，其不僅影響植被，也對土壤微生物區(qū)系組分產(chǎn)生重要影響。因此，草地土壤微生物往往作為評價草地生態(tài)系統(tǒng)健康的重要指標(biāo)之一。本論文在隴東典型草原研究了土壤細(xì)菌和真菌區(qū)系對綿羊放牧強度的響應(yīng)，試驗地設(shè)在甘肅省環(huán)縣甜水堡蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)試驗點，放牧家畜為綿羊，包括四個放牧強度處理，分別是0只羊/hm2、2.7只羊/hm2、5.3只羊/hm2、8.7只羊/hm2。分別于2012年5月、7月、9月、11月采集土樣。采

2、用454-高通量測序法，對4個放牧強度下土壤細(xì)菌和真菌多樣性及群落結(jié)構(gòu)進行了檢測和分析，并測定了土壤理化性質(zhì)。所獲主要結(jié)果如下：
　　1、放牧強度對土壤理化性質(zhì)有重要影響。不同放牧處理間草地土壤有機質(zhì)含量為8.09—14.09g/kg，放牧地的含量顯著(P<0.05)高于不放牧地，但放牧處理間無顯著差異。土壤全氮含量為6.55—14.83mg/kg，不同放牧處理表現(xiàn)為0只羊/hm2、2.7只羊/hm2、5.3只羊/hm2顯著(P<

3、0.05)高于8.7只羊/hm2。土壤全磷、硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量分別為：2.52—3.67mg/kg、0.02—1.19mg/kg、2.42—4.47mg/kg，放牧對三者影響均不顯著。土壤pH值為6.98—7.25，處理間差異不顯著，但隨放牧強度增強而有增大的趨勢。
　　2、放牧強度對細(xì)菌多樣性、豐富度和群落結(jié)構(gòu)均有影響，但響應(yīng)程度不同。在0只羊/hm2、2.7只羊/hm2、5.3只羊/hm2、8.7只羊/hm24個放牧強度下，評

4、價土壤中細(xì)菌多樣性的香農(nóng)指數(shù)分別為7.60、7.72、7.75、7.70，辛普森指數(shù)為0.0012、0.0008、0.0008、0.0008。評價土壤細(xì)菌豐富度的可操作分類單元(OTUs)值分別為3467、3548、3698、3601，Chao值為7346、7656、8477、8079。結(jié)果表明，放牧處理小區(qū)土壤的細(xì)菌多樣性和豐富度都高于未放牧處理，其中5.3只羊/hm2處理達到最大值。
　　對細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的研究表明，4個放牧處理

5、的土壤中共檢測出7-9個優(yōu)勢細(xì)菌類群，其中6個為共有菌群，分別為：放線菌門(Actinobacteria)、變形菌門(Proteobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、綠彎菌門(Chloroflexi)和擬桿菌門(Bacteroidetes),不同放牧處理間各優(yōu)勢細(xì)菌門相對豐度差異為0.61-3.57％。放牧對細(xì)菌門組分和相對豐度影響較小。除2.7只羊/hm2放牧處理

6、外，其他處理均含有其特有菌群。其中，0只羊/hm2放牧小區(qū)含有4個特有菌群，分別是梭桿菌門(Fusobacteria)、螺旋體菌門(Spirochaetes)、軟壁菌門(Tenericutes)和互養(yǎng)菌門(Synergistetes)。5.3只羊/hm2和8.7只羊/hm2放牧小區(qū)的特有菌群分別為：產(chǎn)水菌門(Aquificae)和軟壁菌門(Tenericutes)。
　　與454-高通量測序法相比較，16S rDNA克隆文庫法獲得

7、的數(shù)據(jù)信息量較少，難以對土壤微生物進行全面準(zhǔn)確的分析。
　　3、放牧強度對真菌多樣性、豐富度和群落結(jié)構(gòu)均有影響。在0只羊/hm2、2.7只羊/hm2、5.3只羊/hm2、8.7只羊/hm24個放牧強度下，香農(nóng)指數(shù)分別為2.86、5.06、4.38、4.11，辛普森指數(shù)為0.19、0.02、0.08、0.21。OTUs值分別為572、868、708、651，Chao值為930、1324、1143、981。結(jié)果表明，放牧處理小區(qū)土壤的

8、真菌多樣性和豐富度都高于未放牧小區(qū)，其中2.7只羊/hm2處理下最高。
　　對真菌群落結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果顯示，4個放牧處理小區(qū)土壤中共檢測出3個優(yōu)勢真菌類群，且均為共有優(yōu)勢菌群，分別為：擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、子囊菌門(Ascomycota)和球囊菌門(Glomeromycota)。8.7只羊/hm2放牧處理發(fā)現(xiàn)1個特有菌群為新美鞭菌門(Neocallimastigomycota)。不同放牧處理間各優(yōu)勢真菌門相對豐度差

9、異為4.45-19.04%，表明放牧對土壤真菌門組分影響較小而對相對豐度有明顯影響。
　　4、季節(jié)對土壤細(xì)菌和真菌的多樣性和相對豐度均有影響。研究結(jié)果顯示，5月、7月、9月和11月的土壤細(xì)菌香農(nóng)指數(shù)分別為7.67、7.68、7.76、7.64，辛普森指數(shù)為0.0010、0.0008、0.0007、0.0010，多樣性指數(shù)在9月達到最高。土壤真菌香農(nóng)指數(shù)分別為3.09、4.11、4.28、4.93，辛普森指數(shù)為0.24、0.11、0

10、.13、0.02，最高值出現(xiàn)在11月。不同月份間土壤優(yōu)勢細(xì)菌門相對豐度差異為5.15-23.66%，而優(yōu)勢真菌門相對豐度差異為19.54%-6.29%。
　　5、土壤理化性質(zhì)與土壤細(xì)菌和真菌群落的組成及相對豐度緊密相關(guān)。冗余相關(guān)性（RDA）分析表明：土壤細(xì)菌群落分布受pH、硝態(tài)氮的影響較大。物種相對豐度與全磷和pH值成正相關(guān)關(guān)系的細(xì)菌群落為：酸桿菌門(Acidobacteria)、螺旋體菌門、梭桿菌門、厚壁菌門(Firmicute

11、s)、無壁菌門(Tenericutes)、擬桿菌門(Bacteroidetes)和綠菌門(Chlorobi)。與全氮、有機質(zhì)和放牧強度成正相關(guān)關(guān)系的細(xì)菌群落為：疣微菌門(Verrucomicrobia)、纖維桿菌門(Fibrobacteres)、變形菌門(Proteobacteria)、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、藍藻菌門(Cyanobacteria)和浮霉菌門(Planctomycetes)。與硝態(tài)氮和銨態(tài)氮成正相

12、關(guān)關(guān)系的細(xì)菌種類為：放線菌門(Actinobacteria)、嗜熱絲菌門(Caldiserica)、衣原體門(Chlamydiae)、廣古菌門(Euryarchaeota)和綠彎菌門(Chloroflexi)。土壤真菌群落的分布受有機質(zhì)、全磷、銨態(tài)氮的影響較大。與土壤全氮和銨態(tài)氮成正相關(guān)關(guān)系的真菌群落為：隱真菌門(Cryptomycota)。與硝態(tài)氮成正相關(guān)關(guān)系的真菌群落為：擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、和球囊菌門(Glome