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羊草草原利用方式对土壤微生物多样性及群落结构的影响

作 者: 邹雨坤
导 师: 陈秀蓉;杨殿林
学 校: 甘肃农业大学
专 业: 草地生物多样性
关键词: 羊草草原 利用方式 固氮基因 氨氧化细菌 多样性 磷脂脂肪酸 变形梯度凝胶电泳 系统发育分析
分类号: S812.2
类 型: 硕士论文
年 份: 2011年
下 载: 73次
引 用: 1次
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内容摘要


本文以内蒙古呼伦贝尔羊草草原为研究对象,在植物生长繁茂的季节(2009年8月),取表层0-0.2m的土壤,应用磷脂脂肪酸(PLFA)法分析了不同利用方式对羊草草原土壤生态系统微生物群落结构的影响;应用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术及扩增产物序列分析方法比较研究了刈割、放牧和围栏封育3种利用方式对羊草草原土壤固氮微生物nifH基因、氨氧化细菌多样性和系统发育的影响。研究结果如下所述:不同利用方式下羊草草原土壤微生物群落结构发生显著变化。刈割下表征土壤微生物的PLFA总量显著高于围封和放牧利用,围封条件下PLFA总量最低,相关分析表明PLFA总量与土壤微生物量碳(熏蒸提取法)极显著正相关。刈割显著提高了土壤细菌含量,围封使土壤中放线菌含量显著增加,土壤中真菌含量在3种利用方式下则无显著变化。刈割样地表征细菌的PLFA量最高,为29.6 nmol·g-1,放牧和围封样地中细菌的含量分别比刈割样地降低了27.8%和49.3%。刈割样地的优势PLFA类型为a15:0、15:0、16:0和18:0,占PLFA总量的64.6%,放牧样地中优势PLFA类型为i15:0、i16:0和18:1ω9t,占PLFA总量的45.6%;围封样地中,优势PLFA类型为a15:0、15:0和i16:0,占PLFA总量的46.3%。羊草草原土壤中大部分固氮微生物都属于变形菌门中的α-变形菌纲,分别隶属于红杆菌属、慢生根瘤菌属、中慢生根瘤菌属、红假单胞菌属、黄色单胞菌属、固氮螺菌属、葡糖醋杆菌属、甲基杆菌属和甲基孢囊菌属。共生固氮菌是刈割样地的优势生态类型,而放牧和围封样地以联合固氮菌居多;nifH基因的多样性以刈割样地最高,而放牧显著减少了羊草草原固氮微生物的种类和数量,降低了nifH基因的多样性但是围封样地的nifH基因多样性最低。主成分分析结果表明不同利用方式对nifH基因的影响程度是放牧>围封>刈割。不同利用方式nifH基因与土壤理化因子的典范对应分析结果表明速效磷、全磷、硝态氮的含量和pH值对羊草草原土壤固氮微生物的群落结构影响显著(P<0.05)。羊草草原土壤中氨氧化细菌的优势类群为亚硝化螺旋菌属和亚硝化单孢菌属的细菌,分别占氨氧化细菌总数的72.4%和28.6%,Cluster 4和Cluster 6在各个样地中均为优势类群,但所占比例不同,放牧样地中氨氧化细菌的多样性最高。放牧样地中脲酶活性和硝化率都显著高于其他2种利用方式。不同利用方式土壤氨氧化细菌群落与土壤理化因子的典范对应分析结果表明铵态氮的含量对氨氧化细菌群落的影响显著。

全文目录


摘要  3-4
Summary  4-9
第一章 绪论  9-14
  1.1 生物多样性与生态系统功能  9
  1.2 天然草地利用和研究现状  9
  1.3 氮素循环及参与的微生物  9-11
    1.3.1 固氮微生物  10
    1.3.2 硝化细菌  10
    1.3.3 反硝化微生物  10-11
  1.4 土壤微生物多样性及其研究方法  11-12
    1.4.1 土壤微生物多样性  11
    1.4.2 磷脂脂肪酸分析  11
    1.4.3 变性梯度凝胶电泳  11-12
  1.5 研究背景和意义  12-13
  1.6 技术路线  13-14
第二章 羊草草原利用方式对土壤理化性质的影响  14-20
  1. 材料与方法  14-18
    1.1 样地概况  14
    1.2 样地设置与样品采集  14
    1.3 试剂及仪器设备  14-15
    1.4 试验方法  15-18
    1.5 数据统计分析  18
  2 结果与分析  18-19
    2.1 土壤理化因子的测定结果  18-19
  3 讨论  19-20
第三章 羊草草原利用方式对土壤微生物群落结构的影响  20-27
  1. 材料与方法  21-22
    1.1 土壤微生物量碳测定  21
    1.2 磷脂脂肪酸提取试剂  21
    1.3 磷脂脂肪酸提取方法  21
    1.4 土壤磷脂脂肪酸的测定  21-22
    1.5 数据分析  22
  2. 结果与分析  22-25
    2.1 不同利用方式对土壤微生物量碳的影响  22
    2.2 不同利用方式对土壤磷脂脂肪酸种类和含量的影响  22-23
    2.3 不同利用方式对土壤微生物群落结构的影响  23-24
    2.4 不同利用方式对羊草草原土壤微生物磷脂脂肪酸分布的影响  24
    2.5 MBC 与PLFA 的相关性  24-25
    2.6 不同利用方式对土壤微生物PLFA 的影响  25
  3. 讨论  25-27
第四章 羊草草原利用方式对固氮微生物的影响  27-37
  1. 材料与方法  27-29
    1.1 土壤样品DNA 的提取  27
    1.2 PCR 扩增  27-28
    1.3 PCR 产物的变性梯度凝胶电泳  28
    1.4 nifH 基因测序和系统发育分析  28
    1.5 数据分析  28-29
  2. 结果与分析  29-34
    2.1 nif 基因的 PCR 扩增  29
    2.2 不同利用方式对羊草草原固氮基因 nifH 多样性的影响  29-30
    2.3 nifH 基因测序结果与系统发育分析  30-32
    2.4 不同利用方式 nifH 基因的主成分分析土壤样品 DNA 的提取  32-33
    2.5 不同利用方式 nifH 基因与土壤理化因子的典范对应分析以及土 壤理化因子间的相关分析  33-34
  3. 讨论  34-37
第五章 羊草草原利用方式对氨氧化细菌的影响  37-45
  1. 材料与方法  37-39
    1.1 土壤脲酶活性的测定  37
    1.2 土壤硝化率的测定  37
    1.3 PCR 扩增  37-38
    1.4 PCR 产物的变性梯度凝胶电泳  38
    1.5 16S rDNA 测定和系统发育分析  38
    1.6 数据分析  38-39
  2. 结果与分析  39-43
    2.1 不同利用方式对羊草草原土壤脲酶活性的影响  39
    2.2 不同利用方式对羊草草原土壤硝化率的影响  39
    2.3 不同利用方式对羊草草原土壤氨氧化细菌多样性的影响  39-40
    2.4 氨氧化细菌的测序结果及发育分析土壤脲酶活性的测定  40
    2.5 不同利用方式下氨氧化细菌与土壤理化因子的典范对应分析  40-43
  3. 讨论  43-45
第六章 全文结论  45-46
参考文献  46-57
致谢  57-58
导师简介  58-60
个人简介  60-61

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中图分类: > 农业科学 > 畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂 > 普通畜牧学 > 草地学、草原学 > 草原土壤学
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