温带典型草原土壤理化性质及微生物对放牧强度的响应

摘要

内蒙古温带典型草原是较为脆弱的生态系统，放牧是人类对其的主要利用方式之一，然而放牧会改变植物群落组成、土壤性质等，进而影响草原生态系统的健康。草原土壤微生物是草原土壤物质循环和土壤保育的重要参与者，对环境变化敏感，可用于草原土壤质量和肥力变化的早期预测。由于草原生态系统的复杂性和滞后性，放牧干扰下土壤理化性质、土壤微生物生物量和土壤微生物对放牧强度的响应变化不同。因此，全面系统地分析温带草原退化的成因，深入分析土壤理化生物学特性之间的相关性，对导致土壤细菌、真菌群落结构变化的因素深入探讨是目前研究的重中之重。
　　基于上述背景，本文以内蒙古温带典型草原为研究对象，采用控制实验分析不同放牧处理下（对照、轻度放牧、中度放牧和重度放牧）草原土壤理化性质和生物学性质的变化规律，运用主成分分析和偏相关分析研究土壤理化性质与土壤微生物性质之间的关系，并且通过宏基因组高通量测序技术，测定0—10cm土层土壤细菌、真菌群落结构、丰富度和多样性，分别利用典型对应分析、冗余分析分析细菌群落、真菌群落与环境因子的相关关系。结果表明：（1）放牧强度对土壤化学性质如土壤铵态氮、硝态氮、有效磷、总氮、总碳、总有机碳等含量影响显著（P＜0.05），轻牧处理含量较高，重牧处理含量最低；土壤pH、电导率、含水率等物理性质受土壤深度影响显著（P＜0.05），同一放牧处理下，随土壤深度的增加含量降低。（2）相关性分析表明，土壤总氮、pH与其他环境因子显著相关，土壤微生物量磷与土壤养分极显著正相关（P＜0.01），土壤微生物量氮与土壤养分显著正相关（P＜0.05）。（3）轻度放牧和中度放牧更有利于土壤中细菌生物量、丰富度和多样性的增加，而重度放牧则导致土壤细菌数量减少，多样性降低。典型对应分析表明，细菌相对丰富度与土壤电导率（K）、NH4+-N、NO3--N、AN、AP、TOC均呈正相关关系（P＜0.05），其中TOC、pH和K是影响细菌群落差异的主要环境因子。（4）真菌群落受放牧强度影响较大，随放牧强度的增加真菌数量、丰富度和多样性逐渐减少。冗余分析结果表明，土壤真菌群落丰富度受环境因子K、NH4+-N、AN、AP影响显著（P＜0.05）。

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