高寒区典型不同人工牧草对土壤线虫群落和土壤微生物的影响

来源 :中国科学院大学(中国科学院教育部水土保持与生态环境研究中心) | 被引量 : 0次 | 上传用户:a155327050
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青藏高原高寒草地面积约占全国草地总面积的30%,对我国畜牧业发展、生态环境改善和生态系统安全保障起着重要作用。但因高寒区草地生态系统本身的脆弱性和敏感性,以及全球气候变化和人类过度放牧等因素共同作用导致草地退化严重,且草地退化后难以自我恢复,这严重制约当地畜牧业发展和生态环境受到不利影响,但人工草地建设可在一定程度上缓解放牧压力。目前,关于人工草地对土壤线虫群落和土壤微生物的影响研究较少,这对高寒区草地生态系统的管理产生不利的影响。因此,研究不同人工牧草对土壤生物的影响,为人工草地建设和草地生态修复重建提供科学理论依据。本文选取冷地早熟禾(Poa crymophila)、无芒披碱草(Elymus submuticus)、短芒披碱草(Elymus breviaristatus)、垂穗披碱草(Elymus nutans)、星星草(Puccinellia tenuiflora)、同德老芒麦(Elymus sibiricus)、贫花鹅观草(Roegneria pauciflora)共7种青藏高原牧草为研究对象,研究了不同牧草下土壤理化性质、土壤微生物量、土壤酶活性、土壤线虫群落和土壤微生物差异以及土壤物理化学性质对土壤线虫和微生物特征的影响。主要结果如下:(1)种植不同人工牧草显著影响了土壤微生物量和土壤酶活性。无芒披碱草和短芒披碱草中土壤微生物量碳含量显著小于贫花鹅观草,而微生物量氮则较高,星星草中土壤微生物磷含量显著大于其他所有牧草。冷地早熟禾中土壤β-木糖苷酶活性(37.49 nmol·g-1·kg-1 dry soil)显著大于贫花鹅观草(25.57nmol·g-1·kg-1 dry soil);星星草、同德老芒麦、贫花鹅观草中土壤纤维二糖水解酶活性显著低于冷地早熟禾、无芒披碱草、短芒披碱草、垂穗披碱草;同德老芒麦和贫花鹅观草中土壤碱性磷酸酶活性显著高于冷地早熟禾,但另外几种酶活性在不同牧草间没有显著差异。冷地早熟禾中C:P和酶N:P比值显著大于其他几种牧草。此外,土壤酶化学计量比均偏离全球平均水平。向量分析表明,不同牧草的土壤微生物受磷限制严重(向量角度均>45°)。(2)不同牧草下土壤线虫群落Shannon多样性和优势度没有显著性差异。SR丰富度指数和Shannon-Wiener指数均为贫花鹅观草最大,无芒和短芒披碱草小。成熟度指数表现为冷地早熟禾显著高于短芒披碱草和贫花鹅观草,而贫花鹅观草中植物寄生线虫成熟度指数显著大于星星草。富集指数和结构指数为同德老芒麦最大。土壤线虫的通道指数均高于0.75,表明各牧草种植地细菌通道在土壤有机物质分解中起到主要作用。土壤代谢足迹表明贫花鹅观草样地相对于短芒披碱草和无芒披碱草的细菌通道较强,真菌通道较弱。(3)不同牧草下土壤细菌群落的丰富度指数有显著差异。其中,无芒披碱草的ACE和Chao1指数显著高于冷地早熟禾和贫花观草;但香农-威纳指数(Shannon-Wiener)和辛普森指数(Simpson)多样性指数并无显著差异。无芒的Shannon-Wiener指数高于贫花鹅观草。在真菌群落中,不同牧草下土壤多样性指数没有显著差异。土壤细菌的优势菌门及其相对丰度为变形菌门(Proteobacteria;35.19-37.21%)、酸杆菌门(Acidobacteria;18.54-19.71%)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes;9.81-12.64%),真菌的为子囊菌门(Ascomycota;58.09-72.08%)。冗余分析表明,土壤含水量和养分含量是影响土壤细菌和真菌群落差异的关键因子。总之,在高寒区,种植贫花鹅观草和同德老芒麦有利于土壤线虫多样性及草地生态系统。而种植无芒披碱草提高土壤微生物丰富度和多样性有积极作用。
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