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青海省寒区恢复生态学重点实验室最新研究揭示了青藏高原高寒草地植物-土壤微生物多样性对水分和氮素添加的响应规律

发布时间:2020-03-13 17:06:00
  青藏高原是地球的“第三极”,正经历着氮沉降急剧增加和降水变化的生态影响过程。高寒草甸约占青藏高原面积的35%,是青藏高原最重要的植被类型之一。虽然氮沉降和降水的变化会引起植物组成和多样性的变化,但对由此导致植物多样性与土壤微生物多样性之间关系如何变化尚不清楚。因此青海省寒区恢复生态学重点实验室周华坤研究员联合中国农业大学草业科学与技术学院在高寒草甸进行了氮沉降和降水处理的田间模拟实验,旨在系统揭示青藏高原植物多样性和土壤微生物多样性对水分和氮添加的响应规律。

  本研究以青藏高原高寒草甸为研究对象,在青海省海北州高原现代生态畜牧业示范园(36° 55' N, 100° 57' E),采用田间模拟试验方法,评估了土壤微生物群落、土壤细菌和真菌多样性以及植物多样性的响应规律。通过模拟氮沉降和增加降水的控制试验,研究了高寒草甸植物指标(植物多样性和植物生产力)与土壤微生物多样性的关系。研究表明,氮素和水分的添加改变了土壤微生物群落结构和植物功能群组成的相对丰度。土壤细菌和真菌的多样性在氮素和水分两种添加梯度下共同降低。进一步分析认为,氮肥的添加间接影响真菌多样性,直接影响植物生产力。水分添加直接影响植物多样性,间接影响细菌的多样性。土壤细菌多样性与植物多样性呈正相关,而土壤真菌多样性与植物多样性无显著相关,与植物生产力呈负相关。这也表明,地表生物多样性和地下生物多样性之间的反馈强度会随着土壤生物群落的不同而不同。

  该研究结果于2020年3月以Responses of plant diversity and soil microorganism diversity to water and nitrogen additions in the Qinghai-Tibetan Plateau为题在线发表在Global Ecology and Conservation期刊上。该研究得到国家重点研究计划项目的支持。

  论文链接:https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01003


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图1 植物功能群组成的相对丰度(a)和(b)主成分分析(PCA)图说明了氮(N)和水(W)添加处理下植物群落组成的距离。注:CK,对照组;W,添加水;N5,添加5?g?N m?2 yr?1 ;N10,添加10?g?N m?2 yr?1 ;N5W,添加N5 和W;N10W,添加N10和 W。
 
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  图2 结构方程模型(SEM)揭示了添加氮(N)和添加水(W)对植物生产力、植物多样性、细菌多样性和真菌多样性的直接和间接影响(a),并通过细菌多样性和真菌多样性的结构方程模型(b)得到标准化的总效应。变量之间的正、负关系分别用连续箭头和点箭头表示。箭头的宽度与路径系数的强度成正比。显著水平: * P < 0.05, * * P?<?0.01。 


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