若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落结构对水位恢复的短期响应

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本站小编 Free考研考试/2022-01-01

罗明没¹^,², 陈悦¹^,², 杨刚³, 胡斌¹, 李玮^,¹^,²^,^*, 陈槐^,⁴^,^*

¹云南大学生态与环境学院, 高原湖泊生态与治理研究院, 昆明 650091

²云南省高原山地生态与退化环境修复重点实验室, 昆明 650091

³西南科技大学生命科学与工程学院, 四川绵阳 621010

⁴中国科学院成都生物研究所, 成都 610041

Short-term response of soil prokaryotic community structure to water level restoration in degraded peatland of the Zoigê Plateau

Ming-Mo LUO¹^,², Yue CHEN¹^,², Gang YANG³, Bin HU¹, Wei LI^,¹^,²^,^*, Huai CHEN^,⁴^,^*

¹School of Ecology and Environmental Sciences, Yunnan University, Institute for Ecological Research and Pollution Control of Plateau Lakes, Kunming 650091, China

²Yunnan Key Laboratory for Plateau Mountain Ecology and Restoration of Degraded Environments, Kunming 650091, China

³School of Life Sciences and Engineering, Southwest University of Science and Technology, Mianyang, Sichuan 621010, China

⁴Chengdu Institute of Biology, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610041, China

通讯作者: *(Li W:liweismiling@ynu.edu.cn;Chen H:chenhuai@cib.ac.cn)

编委: 陈保冬
责任编辑: 李敏
收稿日期:2020-08-27接受日期:2020-11-20

基金资助:

国家自然科学基金(31700411)
云南省应用基础研究计划(2018FD007)

Corresponding authors: *(Li W:liweismiling@ynu.edu.cn;Chen H:chenhuai@cib.ac.cn)
Received:2020-08-27Accepted:2020-11-20

Fund supported:

the National Natural Science Foundation of China(31700411)
the Yunnan Province Applied Basic Research Project(2018FD007)

摘要
退化泥炭地的恢复是目前受关注的重要环境问题。若尔盖退化泥炭地原核微生物群落结构对水位恢复的早期响应可以为其生态恢复提供理论依据。为探究原核微生物群落结构对水位恢复的短期响应, 该研究以若尔盖退化泥炭地为研究对象, 设置水位恢复(10和30 cm)和对照组(-10 cm), 进行了1年野外原位水位恢复试验。采集0-15 cm土壤样品, 测定土壤有机碳(SOC)、总氮(TN)、总磷(TP)含量和pH等化学性质, 采用16S rRNA基因高通量测序技术分析微生物群落结构。结果表明: 水位恢复一定程度上能提高SOC、TN、TP含量及其化学计量比, 但与对照组差异不显著。主要优势微生物在门水平为酸杆菌(Acidobacteria)、变形菌(Proteobacteria)和疣微菌(Verrucomicrobia)。短期水位恢复(10和30 cm)对土壤原核微生物的α多样性没有显著影响, 而只是显著降低疣微菌和Spartobacteria的相对丰度, 增加了产甲烷菌种类。疣微菌和Spartobacteria相对丰度与水位和土壤pH呈显著负相关关系。退化泥炭地水位恢复过程中原核微生物群落结构对C:P、N:P和SOC含量响应较为敏感。综上, 短期水位恢复没有改变原核微生物α多样性, 而主要降低了疣微菌和Spartobacteria的相对丰度, 增加了产甲烷菌种类, 这将可能导致甲烷产生途径发生变化。土壤C:P、N:P和SOC含量控制了退化泥炭地随短期水位恢复过程中原核微生物群落结构变异。该研究在一定程度上丰富了原核微生物群落结构对短期水位响应的认识。
关键词： 泥炭地;水位;环境因子;土壤原核微生物

Abstract
Aims Degraded peatlands recovery is an important environmental issue of current concern. Exploring the response of Zoigê degraded peatlands prokaryotic microbial community structure to water level recovery could provide foundation for the ecological restoration.
Methods For exploring the response of prokaryotic microbial community structure to water level recovery in the short-term, we selected Zoigê degraded peatland and designed two water level recovery (10 and 30 cm) with a control group (-10 cm) in situ test from year 2014 to 2015. We collected 0-15 cm soil samples and determined soil organic carbon (SOC), total nitrogen (TN), total phosphorus (TP) content and soil pH, we also analyzed microbial community structure by using 16S rRNA high throughput sequencing technique.
Important findings The results showed that water level recovery could improve the content of SOC, TN, TP and its stoichiometric ratio to a certain extent, however, there was no significant difference with the control group. The dominant microorganisms at the phylum level were Acidobacteria, Proteobacteria and Verrucomicrobia. Short-term water level recovery (10 and 30 cm) had no significant effect on the alpha diversity of prokaryotic microbial, but significantly reduced the relative abundance of Verrucomicrobia and Spartobacteria, while having an increase in methanogenic bacteria. Soil pH and water level were negatively correlated with the abundance of Verrucomicrobia and Spartobacteria. Prokaryotic microbial community structure is sensitive to soil C:P, N:P and SOC content. In a word, short-term water recovery hasn’t changed prokaryotic microbial alpha diversity, but increased the methanogenic bacteria, which will probably stimulate methane production pathways. Soil C:P, N:P and SOC content control the structure variation of prokaryotic microbial community in degraded peatlands during short-term water level restoration process. Our findings enrich the understanding of the structure of prokaryotic microbial community in response to short-term water level.
Keywords：peatland;water level;environmental factor;soil prokaryotic microbial

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引用本文
罗明没, 陈悦, 杨刚, 胡斌, 李玮, 陈槐. 若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落结构对水位恢复的短期响应. 植物生态学报, 2021, 45(5): 552-561. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0293
LUO Ming-Mo, CHEN Yue, YANG Gang, HU Bin, LI Wei, CHEN Huai. Short-term response of soil prokaryotic community structure to water level restoration in degraded peatland of the Zoigê Plateau. Chinese Journal of Plant Ecology, 2021, 45(5): 552-561. DOI: 10.17521/cjpe.2020.0293

微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019)。泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库。由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014)。在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019)。研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018)。一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007)。例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018)。另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014)。因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013)。

青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010)。若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014)。从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014)。基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究。Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布。Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构。Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降。Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子。虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚。揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义。因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

若尔盖泥炭地位于青藏高原东北部的低纬度区域, 受高原寒冷气候影响, 常年寒冷潮湿, 年平均气温1.5 ℃, 年降水量为720 mm, 年蒸发量为1 200 mm。若尔盖泥炭地的泥炭厚度达6.0 m, 平均深度为1.39 m。若尔盖退化泥炭地面积约为1 426 km² (Chen et al., 2014), 植被盖度约87%, 主要优势植物为木里薹草(Carex muliensis)和西藏嵩草(Kobresia tibetica)(Yang et al., 2014), 土壤类型主要是草甸土和泥炭沼泽土(Xiang et al., 2009)。

1.2 实验设计及样品采集

退化泥炭试验样地位于红原县日干乔泥炭地(海拔3 471 m)。2014年5月, 测得退化泥炭地的地下水位为-10 cm, 将其作为后续对照组和水位恢复组的水位控制依据。然后整体切割60 cm × 60 cm × 60 cm规格的土体, 分别装入3种规格的铁箱内: 箱子长宽均为60 cm, 箱子高度分别为60、75和95 cm。分别向75、95 cm高的箱内注水到70和90 cm深度, 从而达到水位恢复(10和30 cm)的效果。每个水位处理设置3个重复, 水位处理从附近河流中取水添加到箱内, 保持水位为-10、10和30 cm。通过设置遮雨棚来排除降水对水位波动的影响。2015年5月, 去除对照和处理样方内的表面凋落物后, 使用长20 cm, 内径6 cm的土钻采集0-15 cm的土芯, 并将所取土样用密封袋装好, 做好标记然后低温运回实验室进行化学性质和微生物群落结构和多样性分析。

1.3 土壤化学性质测定

采集回来的部分土样经过风干后进行化学性质分析, 土壤pH采用水土比法测定(土水质量比1:5); 土壤有机碳(SOC)含量采用油浴加热-重铬酸钾容量法测定; 土壤总氮(TN)含量采用氮分析仪(Kjeltec 8400, FOSS, Hilleroed, Denmark)测定; 土壤总磷(TP)含量采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法测定。以上具体方法均参考鲍士旦(2000)。

1.4 DNA提取和高通量测序

本研究土壤样品DNA提取根据Omega试剂盒提供的步骤完成提取, 然后基于16S rRNA基因引物515F (5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′)和806R (5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)对土壤原核微生物进行PCR扩增和Illumina Miseq高通量测序。原核微生物Illumina Miseq高通量测序送至中国科学院成都生物研究所完成。利用Quantitative Insights Into Microbial Ecology (QIIME)软件进行原核微生物16S rRNA基因序列预处理和分析, 首先依据barcode序列和引物序列将样品的序列分开, 然后将序列上的barcode序列和引物序列去除, 嵌合体和低质量的序列也去除, 得到有效的序列后按照97%的相似性聚类成为可操作分类单元(OTU)。原核微生物群落α多样性采用Chao1指数、观测到的OTU数目、Shannon-Wiener指数、Simpson指数来表征。微生物物种注释用Ribosomal Database Project (RDP) Classifier来完成(Caporaso, 2010, 2012)。

1.5 数据分析

采用单因素方差分析来评估水位恢复对土壤化学性质、原核微生物多样性及优势类群相对丰度影响的显著性, 使用最小显著差异(LSD)法进行多重比较, 由于原核微生物多样性方差不齐, 用Dunnett进行多重比较。采用Pearson相关分析探讨门和纲(相对丰度>0.1%)水平上的优势微生物类群与土壤化学因素间的关系, 并采用冗余分析(RDA)阐释水位恢复条件下土壤化学性质对门水平上的原核微生物群落结构的相对影响。所有数据的差异显著水平p = 0.05。使用SPSS 25.0软件完成方差分析和相关分析, 并在Origin 2018中完成相关绘图。采用Canoco 5.0实现RDA分析及输出排序图。

2 结果

2.1 短期水位恢复对土壤化学性质和原核微生物α多样性的影响

短期水位恢复只对土壤pH产生了显著影响(p < 0.05), 而对土壤养分含量及其化学计量比没有产生显著影响(p > 0.05)。相比于对照组, 地下水位恢复到10和30 cm均会显著提高土壤pH, 两个恢复水位的土壤pH并没有显著差异(表1)。单因素方差分析结果也表明, 短期水位恢复并没有显著改变原核微生物群落的α多样性指数(Chao1、观测到的OTUs数目、Shannon-Wiener指数、Simpson指数)(表2; p > 0.05)。

Table 1
表1
表1水位恢复处理对若尔盖泥炭地土壤化学性质的影响(平均值±标准误)
Table 1Influence of water table recovery on chemical properties of soil in degraded peatland of the Zoigê Plateau (mean ± SE)

	对照组 Control group	恢复组 Recovery group		p
	-10 cm水位 -10 cm water level	10 cm水位 10 cm water level	30 cm水位 30 cm water level	p
pH	5.52 ± 0.04^b	5.95 ± 0.03^a	5.89 ± 0.04^a	<0.05
土壤有机碳含量 SOC content (g·kg^-1)	130.90 ± 23.20^a	187.74 ± 22.75^a	187.20 ± 25.62^a	>0.05
总氮含量 TN content (g·kg^-1)	9.86 ± 1.76^a	14.94 ± 1.55^a	14.73 ± 1.99^a	>0.05
总磷含量 TP content (g·kg^-1)	1.41 ± 0.13^a	1.49 ± 0.06^a	1.58 ± 0.06^a	>0.05
碳氮比 C:N	13.31 ± 0.26^a	12.52 ± 0.24^a	12.70 ± 0.19^a	>0.05
碳磷比 C:P	91.39 ± 8.59^a	126.23 ± 16.46^a	119.85 ± 20.62^a	>0.05
氮磷比 N:P	6.88 ± 0.69^a	10.04 ± 1.13^a	9.43 ± 1.59^a	>0.05

不同小写字母表示水位恢复处理间差异显著(p < 0.05)。
SOC, soil organic carbon; TN, total nitrogen; TP, total phosphorus. Different lowercase letters indicate significant differences among water restoration (p < 0.05).

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Table 2
表2
表2水位恢复处理对原核微生物群落多样性影响(平均值±标准误)
Table 2Influence of water table recovery on diversity of prokaryotic microbial communities (mean ± SE)

	对照组 Control group	恢复组 Recovery group		p
	-10 cm水位 -10 cm water level	10 cm水位 10 cm water level	30 cm水位 30 cm water level	p
Chao1指数 Chao1 index	4 905.22 ± 175.52^a	4 509.04 ± 1 134.68^a	5 825.92 ± 237.11^a	>0.05
观测到的OTUs数目 Observed OTUs	2 911.87 ± 84.81^a	2 850.07 ± 336.23^a	3 508.07 ± 84.90^a	>0.05
香农-威纳指数 Shannon-Wiener index	9.41 ± 0.12^b	9.57 ± 0.79^ab	10.52 ± 0.13^a	>0.05
辛普森指数 Simpson index	0.99 ± 0.00^b	0.99 ± 0.01^ab	1.00 ± 0.00^a	>0.05

不同小写字母表示水位恢复处理间的显著性差异(p < 0.05)。OTUs, 可操作分类单元。
Different lowercase letters indicate significant differences among water restoration (p < 0.05). OTUs, operational taxonomic units.

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2.2 短期水位恢复对原核微生物优势类群相对丰度的影响

本研究中若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物的优势门类主要是酸杆菌(Acidobacteria)、放线菌(Actinobacteria)、变形菌(Proteobacteria)和疣微菌(Verrucomicrobia), 平均相对丰度为13.38%-24.88% (图1)。除了优势菌群外, 其他原核微生物类群还有泉古菌(Crenarchaeota, 0.9%-16.3%), 绿弯菌(Chloroflexi, 4.1%-6.1%), 拟杆菌(Bacteroidetes, 1.6%- 6.5%), 浮霉菌(Planctomycetes, 1.7%-2.7%), 硝化螺旋菌(Nitrospirae, 1.0%-2.3%)。水位恢复仅仅显著降低了疣微菌(Verrucomicrobia)的相对丰度(p < 0.05)。

图1

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图1水位恢复处理下若尔盖退化泥炭地门水平原核微生物群落相对丰度(平均值±标准误)。*, p < 0.05。

Fig. 1Relative abundance of prokaryotic microbial communities at the phylum level in Zoigê degraded peatland under water level restoration (mean ± SE). *, p < 0.05.

优势纲(>0.1%)水平原核微生物主要是由α变形菌(Alphaproteobacteria)、β变形菌(Betaproteobacteria)、δ变形菌(Deltaproteobacteria)和Spartobacteria组成。水位恢复显著降低了Spartobacteria的相对丰度(图2; p < 0.05)。本研究退化泥炭地中共检测到5类产甲烷菌群(目水平相对丰度>0.01%), 包括E2 (Methanosphaerula)、甲烷八叠球菌目(Methanosarcinales)、甲烷微菌目(Methanomicrobiales)、甲烷胞菌目(Methanocellales)、甲烷杆菌目(Methanobacteriales)(图3)。对照组中仅检测到两类产甲烷菌: E2和甲烷杆菌目; 水位恢复后(10和30 cm), 新出现了3类产甲烷菌: 甲烷八叠球菌目、甲烷微菌目和甲烷胞菌目, 这说明水位恢复导致了产甲烷菌种类的显著增加, 且甲烷八叠球菌目的相对丰度为最高。在水位恢复到10 cm后, 甲烷八叠球菌目和甲烷杆菌目的相对丰度较高, 水位恢复到30 cm后, 甲烷八叠球菌目和甲烷微菌目的相对丰度较高。

图2

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图2水位恢复处理下若尔盖退化泥炭地纲水平优势原核微生物群落相对丰度(平均值±标准误)。*, p < 0.05。

Fig. 2Relative abundance of prokaryotic microbial communities at the class level in Zoigê degraded peatland under water level restoration (mean ± SE). *, p < 0.05.

图3

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图3水位恢复处理下若尔盖退化泥炭地目水平产甲烷菌相对丰度(平均值±标准误)。

Fig. 3Relative abundance of methanogenic groups at the order level in Zoigê degraded peatland under water level restoration (mean ± SE).

2.3 土壤化学性质与原核微生物群落结构间关系

相关性分析结果(图4)表明, 原核微生物门水平(相对丰度>0.1%)上, 厚壁菌(Firmicutes)和拟杆菌的相对丰度均与土壤pH、SOC含量、TN含量、C:P和N:P显著正相关(p < 0.05)。变形菌的相对丰度与SOC含量、TN含量、C:P和N:P显著正相关(p < 0.05)。疣微菌的相对丰度与土壤pH (p < 0.01)和水位状况(p < 0.05)显著负相关。在原核微生物纲水平上(相对丰度>0.1%), α变形菌的相对丰度与SOC含量、TN含量、C:P和N:P显著正相关(p < 0.05)。β变形菌的相对丰度与C:P显著正相关(p < 0.05), Pedosphaerae的相对丰度与土壤pH显著负相关(p < 0.05), Spartobacteria的相对丰度与pH (p < 0.01)和水位状况(p < 0.05)显著负相关。

图4

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图4水位恢复处理下若尔盖退化泥炭地土壤化学性质与原核微生物优势类群相对丰度间相关性。SOC, 土壤有机碳; TN, 总氮; TP, 总磷; Water level, 水位。**, p < 0.01; *, p < 0.05。

Fig. 4Correlation between soil chemical properties and relative abundance of prokaryotic microbial dominant groups in Zoigê degraded peatland under water level restoration. SOC, soil organic carbon; TN, total nitrogen; TP, total phosphorus. **, p < 0.01; *, p < 0.05.

土壤微生物群落结构与土壤化学性质的RDA表明, 排序的前两轴共解释了82.81%的泥炭地原核微生物群落结构变化, 其中第一轴和第二轴分别解释了49.02%和33.79%的变异(图5)。前两轴能够很好地反映土壤微生物群落与土壤化学因子的相关性。不同水位恢复处理下泥炭地的土壤原核微生物群落结构存在明显差异, C:P (p = 0.022)、N:P (p = 0.026)和SOC含量(p = 0.078)是决定门水平优势原核微生物群落结构变异的主要因素。

图5

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图5水位恢复处理下若尔盖退化泥炭地土壤化学性质与门水平优势原核微生物群落结构的冗余分析。SOC, 土壤有机碳; TN, 总氮; TP, 总磷; Water level, 水位。

Fig. 5Redundancy analysis between the soil chemical and prokaryotic microbial community structure at the phylum level in Zoigê degraded peatland under water level restoration. SOC, soil organic carbon; TN, total nitrogen; TP, total phosphorus.

3 讨论

3.1 短期水位恢复对土壤化学性质影响

水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006)。在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似。土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005)。虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征。这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015)。土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008)。土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019)。本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力。另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一。

3.2 短期水位恢复对原核微生物的影响

与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2)。这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020)。微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015)。与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系。由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少。好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008)。群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低。

属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002)。根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008)。本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度。其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005)。这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主。上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013)。这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径。

3.3 影响退化泥炭地原核微生物群落变化的主要土壤因子

微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005)。与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况。依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012)。在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响。上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016)。

4 结论

经过1年的短期水位恢复处理后, 若尔盖退化泥炭地的土壤SOC、TN、TP含量及原核微生物α多样性没有显著变化, 而仅显著地降低了疣微菌门及其纲水平Spartobacteria的相对丰度。土壤pH和水位与疣微菌呈显著负相关关系。微生物群落分布与土壤化学性质关系密切, C:P、N:P、SOC含量均与土壤原核微生物显著相关。研究结果能为长期水位恢复处理下退化泥炭地土壤养分和微生物群落结构变化提供参考。

致谢

感谢云南大学国际河流与生态安全研究院李璇、寄博华、司光正和张璟在工作中给予的帮助。

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DOI:10.3389/fmicb.2016.01032 URL [本文引用: 2]

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Zhang

,Liu

,Yang

,Yu

,Gutknecht

JLM

,Zhang

,Wan

,Ma

(2013).Soil microbial responses to warming and increased precipitation and their implications for ecosystem C cycling
.Oecologia,173, 1125-1142.

DOI:10.1007/s00442-013-2685-9 URL [本文引用: 2]

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Zhang

,Wan

,Guo

,Han

,Gutknecht

,Schmid

,Yu

,Liu

,Bi

,Wang

,Ma

(2015).Precipitation modifies the effects of warming and nitrogen addition on soil microbial communities in northern Chinese grasslands
.Soil Biology & Biochemistry,89, 12-23.

DOI:10.1016/j.soilbio.2015.06.022 URL [本文引用: 1]

[49]

Zhang

,Wang

,Hu

,Li

,Yan

,Zhang

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,Yan

,Zhang

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(2020).The primary drivers of greenhouse gas emissions along the water table gradient in the Zoigê alpine peatland
.Water, Air, & Soil Pollution,231, 1-12.

[本文引用: 1]

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Zhao

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(2000).Influence of human activities on the mire in Zoige plateau and countermeasure
.Scientia Geographica Sinica,20, 444-449.

[本文引用: 1]

[赵魁义,何池全(2000).人类活动对若尔盖高原沼泽的影响与对策
.地理科学,20, 444-449.]

[本文引用: 1]

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Zhong

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,Liu

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,Zhu

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(2017).Water table drawdown shapes the depth-dependent variations in prokaryotic diversity and structure in Zoige peatlands
.FEMS Microbiology Ecology,93, fix049. DOI:10.1093/femsec/fix049.

DOI:10.1093/femsec/fix049 [本文引用: 3]

Microbial communities in natural and disturbed peatlands: a review
1
2013

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

1
2000

... 采集回来的部分土样经过风干后进行化学性质分析, 土壤pH采用水土比法测定(土水质量比1:5); 土壤有机碳(SOC)含量采用油浴加热-重铬酸钾容量法测定; 土壤总氮(TN)含量采用氮分析仪(Kjeltec 8400, FOSS, Hilleroed, Denmark)测定; 土壤总磷(TP)含量采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法测定.以上具体方法均参考鲍士旦(2000). ...

1
2000

... 采集回来的部分土样经过风干后进行化学性质分析, 土壤pH采用水土比法测定(土水质量比1:5); 土壤有机碳(SOC)含量采用油浴加热-重铬酸钾容量法测定; 土壤总氮(TN)含量采用氮分析仪(Kjeltec 8400, FOSS, Hilleroed, Denmark)测定; 土壤总磷(TP)含量采用氢氧化钠熔融-钼锑抗比色法测定.以上具体方法均参考鲍士旦(2000). ...

Production and consumption of methane in freshwater lake ecosystems
1
2011

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

QIIME allows analysis of high-throughput community sequencing data
1
2010

... 本研究土壤样品DNA提取根据Omega试剂盒提供的步骤完成提取, 然后基于16S rRNA基因引物515F (5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′)和806R (5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)对土壤原核微生物进行PCR扩增和Illumina Miseq高通量测序.原核微生物Illumina Miseq高通量测序送至中国科学院成都生物研究所完成.利用Quantitative Insights Into Microbial Ecology (QIIME)软件进行原核微生物16S rRNA基因序列预处理和分析, 首先依据barcode序列和引物序列将样品的序列分开, 然后将序列上的barcode序列和引物序列去除, 嵌合体和低质量的序列也去除, 得到有效的序列后按照97%的相似性聚类成为可操作分类单元(OTU).原核微生物群落α多样性采用Chao1指数、观测到的OTU数目、Shannon-Wiener指数、Simpson指数来表征.微生物物种注释用Ribosomal Database Project (RDP) Classifier来完成(Caporaso, 2010, 2012). ...

Ultra-high- throughput microbial community analysis on the Illumina HiSeq and MiSeq platforms
1
2012

... 本研究土壤样品DNA提取根据Omega试剂盒提供的步骤完成提取, 然后基于16S rRNA基因引物515F (5′-GTGCCAGCMGCCGCGGTAA-3′)和806R (5′-GGACTACHVGGGTWTCTAAT-3′)对土壤原核微生物进行PCR扩增和Illumina Miseq高通量测序.原核微生物Illumina Miseq高通量测序送至中国科学院成都生物研究所完成.利用Quantitative Insights Into Microbial Ecology (QIIME)软件进行原核微生物16S rRNA基因序列预处理和分析, 首先依据barcode序列和引物序列将样品的序列分开, 然后将序列上的barcode序列和引物序列去除, 嵌合体和低质量的序列也去除, 得到有效的序列后按照97%的相似性聚类成为可操作分类单元(OTU).原核微生物群落α多样性采用Chao1指数、观测到的OTU数目、Shannon-Wiener指数、Simpson指数来表征.微生物物种注释用Ribosomal Database Project (RDP) Classifier来完成(Caporaso, 2010, 2012). ...

Diurnal variation of methane emissions from an alpine wetland on the eastern edge of Qinghai-Tibetan Plateau
1
2010

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

The carbon stock of alpine peatlands on the Qinghai- Tibetan Plateau during the Holocene and their future fate
5
2014

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... ; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... )等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... 若尔盖泥炭地位于青藏高原东北部的低纬度区域, 受高原寒冷气候影响, 常年寒冷潮湿, 年平均气温1.5 ℃, 年降水量为720 mm, 年蒸发量为1 200 mm.若尔盖泥炭地的泥炭厚度达6.0 m, 平均深度为1.39 m.若尔盖退化泥炭地面积约为1 426 km² (Chen et al., 2014), 植被盖度约87%, 主要优势植物为木里薹草(Carex muliensis)和西藏嵩草(Kobresia tibetica)(Yang et al., 2014), 土壤类型主要是草甸土和泥炭沼泽土(Xiang et al., 2009). ...

Response of the soil microbial community to changes in precipitation in a semiarid ecosystem
1
2012

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

Toward an ecological classification of soil bacteria
1
2007

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

Comparative metagenomic, phylogenetic and physiological analyses of soil microbial communities across nitrogen gradients
2
2012

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

... ); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

Peatlands in the Earth’s 21st century climate system
1
2011

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

Pathways for methanogenesis and diversity of methanogenic Archaea in three boreal peatland ecosystems
1
2005

... 属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002).根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008).本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度.其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005).这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主.上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013).这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径. ...

Depth related diversity of methanogen Archaea in Finnish oligotrophic Fen
1
2002

... 属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002).根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008).本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度.其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005).这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主.上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013).这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径. ...

地下水位和土壤温度对若尔盖泥炭地CH₄排放的影响
1
2016

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

地下水位和土壤温度对若尔盖泥炭地CH₄排放的影响
1
2016

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

Methanotrophic bacteria
2
1996

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

... ), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

Effects of water regime on archaeal community composition in Arctic soils
2
2006

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

控雨对荒漠草原植物、微生物和土壤C、N、P化学计量特征的影响
1
2018

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

控雨对荒漠草原植物、微生物和土壤C、N、P化学计量特征的影响
1
2018

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

Methane oxidation at 55 degrees C and pH 2 by a thermoacidophilic bacterium belonging to the Verrucomicrobia Phylum
1
2008

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

Effects of short- and long-term water-level drawdown on the populations and activity of aerobic decomposers in a boreal peatland
1
2007

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

低温湿地甲烷古菌及其介导的甲烷产生途径
1
2013

... 属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002).根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008).本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度.其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005).这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主.上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013).这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径. ...

低温湿地甲烷古菌及其介导的甲烷产生途径
1
2013

... 属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002).根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008).本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度.其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005).这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主.上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013).这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径. ...

若尔盖不同地下水位泥炭湿地土壤有机碳和全氮分布规律
1
2011

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

若尔盖不同地下水位泥炭湿地土壤有机碳和全氮分布规律
1
2011

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

Variation in the soil prokaryotic community under simulated warming and rainfall reduction in different water table peatlands of the Zoige plateau
3
2020

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

... ), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

Peatlands and the carbon cycle: from local processes to global implications—A synthesis
1
2008

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

天然湿地土壤产甲烷菌及其影响因子研究进展
1
2011

... 属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002).根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008).本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度.其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005).这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主.上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013).这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径. ...

天然湿地土壤产甲烷菌及其影响因子研究进展
1
2011

... 属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002).根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008).本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度.其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005).这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主.上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013).这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径. ...

Water table drawdown reshapes soil physicochemical characteristics in Zoige peatlands
3
2018

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... ), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

Metabolic, phylogenetic, and ecological diversity of the methanogenic Archaea
1
2008

... 属于广古菌门的产甲烷菌可以在厌氧条件下利用有限的有机物质产生甲烷(Galand et al., 2002).根据底物类型差异, 可以划分为不同的产甲烷途径, 包括氢营养型、乙酸营养型和甲基型途径(Liu & Whitman, 2008).本研究结果发现若尔盖退化泥炭地的产甲烷菌优势类群主要是甲烷八叠球菌目、甲烷杆菌目和E2, 水位升高后增加了甲烷八叠球菌目、甲烷胞菌目和甲烷微菌目的相对丰度.其中, 甲烷八叠球菌目是以乙酸/甲基化合物为底物产甲烷, 而甲烷杆菌目、E2、甲烷胞菌目和甲烷微菌目则是氢营养型产甲烷菌, 通过消耗CO₂/H₂产生甲烷(Galand et al., 2005).这就表明退化泥炭地中是以氢营养产甲烷途径为主, 水位升高后转变为乙酸产甲烷途径为主.上述两个途径被认为是若尔盖泥炭地产生甲烷的主要途径(刘德燕和丁维新, 2011), 也被认为是低温湿地产生甲烷的普遍方式(蒋娜等, 2013).这表明若尔盖退化泥炭地产甲烷菌的丰度和种类会随短期水位恢复而逐渐增多, 可能会潜在改变甲烷产生途径. ...

Contribution of soil variables to bacterial community composition following land use change in Napahai plateau wetlands
1
2019

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

水位对杭州湾芦苇湿地土壤有机碳、氮、磷含量的影响
1
2015

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

水位对杭州湾芦苇湿地土壤有机碳、氮、磷含量的影响
1
2015

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

若尔盖高原湿地不同退化阶段的土壤细菌群落多样性
1
2011

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

若尔盖高原湿地不同退化阶段的土壤细菌群落多样性
1
2011

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

湿地林土壤的Fe²+, Eh及pH值的变化
1
2005

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

湿地林土壤的Fe²+, Eh及pH值的变化
1
2005

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

Pattern and variation of C:N ratios in China’s soils: a synthesis of observational data
1
2010

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

Response of archaeal communities to water regimes under simulated warming and drought conditions in Tibetan Plateau wetlands
2
2015

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... 研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

Effects of long-term drainage on microbial community composition vary between peatland types
3
2016

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... ), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征
1
2008

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

生态系统碳氮磷元素的生态化学计量学特征
1
2008

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

模拟降雨对黄土高原典型草原土壤化学计量及微生物多样性的影响
2
2020

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

模拟降雨对黄土高原典型草原土壤化学计量及微生物多样性的影响
2
2020

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

Current status and future prospects of Zoige Marsh in Eastern Qinghai-Tibet Plateau
1
2009

... 若尔盖泥炭地位于青藏高原东北部的低纬度区域, 受高原寒冷气候影响, 常年寒冷潮湿, 年平均气温1.5 ℃, 年降水量为720 mm, 年蒸发量为1 200 mm.若尔盖泥炭地的泥炭厚度达6.0 m, 平均深度为1.39 m.若尔盖退化泥炭地面积约为1 426 km² (Chen et al., 2014), 植被盖度约87%, 主要优势植物为木里薹草(Carex muliensis)和西藏嵩草(Kobresia tibetica)(Yang et al., 2014), 土壤类型主要是草甸土和泥炭沼泽土(Xiang et al., 2009). ...

Effects of soil warming, rainfall reduction and water table level on CH₄ emissions from the Zoige peatland in China
2
2014

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... 若尔盖泥炭地位于青藏高原东北部的低纬度区域, 受高原寒冷气候影响, 常年寒冷潮湿, 年平均气温1.5 ℃, 年降水量为720 mm, 年蒸发量为1 200 mm.若尔盖泥炭地的泥炭厚度达6.0 m, 平均深度为1.39 m.若尔盖退化泥炭地面积约为1 426 km² (Chen et al., 2014), 植被盖度约87%, 主要优势植物为木里薹草(Carex muliensis)和西藏嵩草(Kobresia tibetica)(Yang et al., 2014), 土壤类型主要是草甸土和泥炭沼泽土(Xiang et al., 2009). ...

Peatland degradation reduces methanogens and methane emissions from surface to deep soils
4
2019

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... ; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... 发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

陆地碳循环中的微生物分解作用及其影响因素
1
2005

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

陆地碳循环中的微生物分解作用及其影响因素
1
2005

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

青海森林生态系统中灌木层和土壤生态化学计量特征
1
2019

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

青海森林生态系统中灌木层和土壤生态化学计量特征
1
2019

... 水分状况可以通过改变土壤化学性质的方式调控微生物群落结构变异(Høj et al., 2006).在若尔盖退化泥炭地中, 水位升高显著提高了土壤pH, 但并没有显著改变土壤养分含量及其化学计量比, 这与王誉陶等(2020)的研究结果相似.土壤pH随水位升高呈现上升趋势, 这可能是缺氧状态下土壤中发生了系列还原反应, 形成了大量溶解度较大的还原性碳酸铁和锰, 且该类还原态物质碱性较强, 从而提高了土壤pH (唐罗忠等, 2005).虽然土壤养分含量及其计量比在不同水位恢复处理间并没有统计显著性, 但相较于对照组, 水位恢复在一定程度上确实提高了土壤养分含量, 并改变了化学计量比特征.这可能是由于在淹水状态下形成的低温厌氧环境, 减弱了好氧型微生物活动, 抑制土壤酶活性, 降低有机质分解过程和碳氮磷矿化速率, 导致土壤养分积累(盛宣才等, 2015).土壤碳氮磷化学计量比特征可以指示土壤质量及养分供给能力变化, 在确认生态系统元素变化对全球变化及碳循环过程的响应研究中起到重要作用(王绍强和于贵瑞, 2008).土壤C:N和C:P通常能表征氮磷矿化能力差异, 并与氮磷矿化速率呈显著负相关关系, 土壤N:P可以衡量植物生长过程中的养分供应状况(Tian et al., 2010; 杨文高等, 2019).本研究中泥炭地水位恢复过程中, C:N小幅降低而C:P和N:P有所增加, 这与李丽等(2011)在若尔盖泥炭地的研究结果相似, 表明退化泥炭地恢复过程中相对增加了土壤氮矿化与供应能力.另外, 土壤碳库相对稳定, 对短期水位变化具有较高的抵抗性(黄菊莹等, 2018), 这可能也是水位恢复1年后退化泥炭地土壤养分和化学计量比变化微弱的原因之一. ...

人类活动干扰对若尔盖高原沼泽土、泥炭土资源影响的研究
1
2001

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

人类活动干扰对若尔盖高原沼泽土、泥炭土资源影响的研究
1
2001

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

Microbial taxa distribution is associated with ecological trophic cascades along an elevation gradient
1
2017

... 微生物是陆地生态系统中有机质分解和转化过程的主要驱动者, 为了满足微生物自身的生存、生长和繁殖, 需要不断从土壤基质中获取相关营养物质和能量(杨钙仁等, 2005).与王誉陶等(2020)的研究结果相似, 相关性和RDA显示SOC含量、C:P和N:P等因素与微生物群落结构变异显著关联(图4), 表明微生物类群与组成严重依赖于土壤养分状况.依据共-寡营养理论(Fierer et al., 2007), 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均属于共营养微生物, 主要采用r选择策略来驱动对资源可利用性的快速响应, 并对N的需求相对较大(Fierer et al., 2012); 疣微菌属于寡营养微生物, 对资源可利用性采用K选择策略(Fierer et al., 2012).在本研究中, 变形菌、拟杆菌和厚壁菌均与SOC和TN含量显著正相关, 这与Yao等(2017)的研究结果相似; 而疣微菌丰度变化主要与pH与水位状况间存在显著负相关关系, 与土壤养分含量并无密切联系, 这暗示着甲烷好氧氧化潜力可能受土壤pH和水位的影响.上述结果表明水位恢复可以改变环境营养状态进而改变微生物的生活史策略(Urbanová & Bárta, 2016). ...

Rate-specific responses of prokaryotic diversity and structure to nitrogen deposition in the Leymus chinensis steppe
1
2014

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

若尔盖泥炭地地下水位和土壤温度对二氧化碳排放的影响
1
2015

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

若尔盖泥炭地地下水位和土壤温度对二氧化碳排放的影响
1
2015

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

Methanogen community in Zoige wetland of Tibetan Plateau and phenotypic characterization of a dominant uncultured methanogen cluster ZC-I
1
2008

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

Corrigendum: effects of short-term warming and altered precipitation on soil microbial communities in alpine grassland of the Tibetan Plateau
2
2017

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

Soil microbial responses to warming and increased precipitation and their implications for ecosystem C cycling
2
2013

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

... ).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

Precipitation modifies the effects of warming and nitrogen addition on soil microbial communities in northern Chinese grasslands
1
2015

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...

The primary drivers of greenhouse gas emissions along the water table gradient in the Zoigê alpine peatland
1
2020

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

人类活动对若尔盖高原沼泽的影响与对策
1
2000

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

人类活动对若尔盖高原沼泽的影响与对策
1
2000

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

Water table drawdown shapes the depth-dependent variations in prokaryotic diversity and structure in Zoige peatlands
3
2017

... 微生物是生态系统有机质分解过程的主要驱动者, 其在碳循环过程中发挥重要作用(Urbanová & Bárta, 2016; Lu et al., 2019).泥炭地面积只占陆地总面积的3% (Limpens et al., 2008; Frolking et al., 2011), 却是全球最大的陆地生态系统碳库.由于泥炭地长期处于淹水和低温环境, 这将会抑制有机质的快速好氧分解, 而促进缓慢的厌氧分解(Urbanová & Bárta, 2016), 使其成为一个重要的碳汇(Chen et al., 2014).在气候变化和人类活动的剧烈影响下, 泥炭地及其生态功能呈现不断衰退的趋势, 水位下降是其退化的关键特征(Yang et al., 2019).研究表明土壤水分状况变化通常会显著影响微生物群落结构(Høj et al., 2006; Chen et al., 2014; Liu et al., 2018).一方面, 水位下降会通过增加泥炭地好氧层的厚度, 进而改变微生物丰度(Jaatinen et al., 2007).例如, 水位降低会让若尔盖泥炭地深层土壤暴露在好氧环境中, 显著改变原核微生物的组成与结构(Zhong et al., 2017), 这将会加速泥炭地的碳降解(Liu et al., 2018).另一方面, 水位下降还会通过改变有机碳(SOC)、总氮(TN)含量和pH等土壤理化性质来调控微生物群落结构变异(Yao et al., 2014).因此, 水位波动状况下的微生物群落响应敏感性将会潜在改变泥炭地CO₂排放特征, 进而影响泥炭地的碳循环平衡与碳汇功能(Andersen et al., 2013). ...

... 青藏高原高寒湿地是全球气候变化的敏感区域, 气候变化和人类活动共同主导下的水位下降是导致该区域泥炭地持续退化的主要原因(Chen et al., 2010).若尔盖泥炭地是中国分布面积最大的泥炭区, 其面积为4 605 km², 碳储量约为0.48 Pg, 在调节区域气候变化中发挥着重要作用(Chen et al., 2014).从1960s以来若尔盖泥炭地逐渐呈现出退化态势(唐杰等, 2011), 近年来气候变暖、过度放牧、开沟排水(赵魁义和何池全, 2000; 杨永兴和王世岩, 2001; Liu et al., 2018; Yang et al., 2019)等活动更是加剧了泥炭地退化趋势, 导致若尔盖地区大面积的泥炭地处于退化状态(Chen et al., 2014).基于此, 目前在该地区开展了大量关于水位下降影响土壤微生物群落结构(Tian et al., 2015; Zhang et al., 2017; Yang et al., 2019)和温室气体通量(Yang et al., 2014; 翟生强等, 2015; 高燕等, 2016; Zhang et al., 2020)的研究.Zhong等(2017)发现若尔盖泥炭地的水位下降会减少土壤微生物α多样性, 且水位下降会影响原核微生物在土层中的垂直分布.Li等(2020)发现水位会显著影响泥炭地原核微生物群落结构.Yang等(2019)研究发现产甲烷菌的丰度随着泥炭地退化程度加剧而逐渐下降.Tian等(2015)对青藏高原泥炭地的研究发现土壤表层中古菌的丰度随水位下降而降低, 表明水位可能是直接影响古菌群落相对丰度的因子.虽然维持较高水位是发挥泥炭地稳定碳汇功能的重要基础, 水位恢复也是退化泥炭地生态功能恢复和可持续管理中最为常见的关键措施, 但是关于若尔盖退化泥炭地土壤原核微生物群落对水位恢复的响应仍然缺乏研究, 相关响应机制尚不清楚.揭示泥炭地恢复过程中的微生物响应特征对于退化泥炭地生态系统的功能恢复和可持续性管理有着重要理论指导意义.因此, 本研究设置了对照和两个水位恢复水平实验, 试图揭示短期水位恢复如何改变退化泥炭地土壤原核微生物群落结构与多样性, 并探讨了微生物群落响应的影响因素及其对泥炭地碳与养分循环的潜在改变, 以期为若尔盖退化泥炭地的生态恢复和管理提供科学理论依据. ...

... 与其他研究结果(Zhang et al., 2013, 2017; Li et al., 2020)相似, 本研究也发现1年时间的短期水位恢复并没有显著改变退化泥炭地土壤原核微生物群落的α多样性(表2).这可能是退化泥炭地中的土壤原核微生物已经适应了波动性水分状况(Zhang et al., 2013), 导致1年短期水位恢复处理下的微生物群落多样性响应仍然滞后(Li et al., 2020).微生物群落结构通常对水分变化的响应十分敏感(Zhang et al., 2015).与大多数研究结果(Cregger et al., 2012; Zhong et al., 2017)一致, 本研究也发现了水位与广古菌门(Euryarchaeota)和α变形菌丰度变化分别呈现正和负相关关系.由于广古菌门的产甲烷菌在甲烷产生中的作用(Zhang et al., 2008; Borrel et al., 2011), 以及α变形菌在甲烷好氧氧化过程中的作用(Hanson & Hanson, 1996), 广古菌门和α变形菌相对丰度分别呈现的减小和增大趋势可能会导致泥炭地甲烷排放量减少.好氧甲烷氧化菌是一种利用甲烷作为唯一碳源和能源的微生物类群, 其对甲烷氧化的过程是以甲烷单加氧酶(MMOs)引发的(Hanson & Hanson, 1996), 2007年在疣微菌门发现了甲烷好氧氧化菌(Islam et al., 2008).群落结构分析(图1, 图2)表明水位恢复显著降低了疣微菌门和纲水平的Spartobacteria相对丰度, 这表明在退化泥炭地水位恢复早期阶段, 甲烷好氧氧化菌对甲烷的氧化能力可能会随之降低. ...