删除或更新信息,请邮件至freekaoyan#163.com(#换成@)

长白山林线过渡带树岛土壤微生物群落结构和生态功能

本站小编 Free考研考试/2021-12-31

摘要:林线过渡带是指从郁闭森林上限到树种分布上限之间的区域,过渡带内生物多样性丰富,生态系统结构、功能和生态过程在很小的海拔梯度内发生剧烈变化,因此对全球气候变化和人类活动极为敏感。树岛是在林线过渡带内出现的斑块状或条带形不连续分布的树木集群,树岛内生存的树木通常能达到与较低海拔郁闭森林同样的高度和胸径,因此揭示树岛这一特殊生境的生态特征及其形成机制,对于预测未来气候变化下林线动态具有重要意义。以长白山岳桦林线过渡带一大型树岛作为研究对象,测定了土壤理化性质和土壤酶活性,采用宏基因组测序技术分析了微生物群落结构组成和功能基因丰度,通过与同海拔的开阔区生境进行对比,揭示了树岛这一特殊生境的土壤微生物群落结构特征和潜在生态功能,从土壤养分和土壤微生物学角度,阐明树岛形成的可能驱动机制。结果表明,树岛土壤的含水量、总碳、总氮和微生物生物量显著高于同海拔开阔区(P<0.05),与微生物r-策略相关的生理生化和遗传学指标,包括纤维素酶活性、放线菌相对丰度、与转录、防御、控制细胞周期相关的基因丰度、小分子碳降解基因丰度,均高于开阔区(P<0.05)。相反的,与微生物K-策略相关的指标,包括酸杆菌相对丰度、大分子碳降解基因相对丰度低于开阔区。揭示了树岛土壤微生物学特征,并从土壤微生物组学角度探讨了树岛形成的潜在机制,认为树岛内土壤养分增加并导致微生物群落r-策略倾向,这种变化反过来也可能促进树岛进一步扩大,进而影响林线动态。



Abstract:The transition from the uppermost closed tall forests to the tree species line is often called the treeline ecotone. The treeline ecotone is one of the most important climate driven ecological boundaries and a potential habitat for diverse plant species. The ecosystem structure, function and ecological process can change over short elevational gradient in this specific habitat, and thus, the treeline ecotone ecosystem is thought to be extremely vulnerable to global climate change. The tree island is characterized by clumped patches or linear strips of krummholz or trees above the continuous forest limit. The trees in the tree island can sometimes grow to a relatively large size, with similar tree height and diameter breast height to the trees in the closed forest. To reveal the ecological characteristics and formation process of the specific habitat is of great significance in predicting the treeline dynamics under future climate change scenario. Research of the treeline ecotone has mostly focused on the aboveground vegetation cover. In this paper, soil samples were collected at the treeline ecotone of the birch forest line in the north slope of Changbai Mountain, within the tree island and the open area located at the same altitude, respectively. Soil physicochemical properties and enzymatic activities were measured. Soil microbial community structure and functional genes were analyzed by shot-gun metagenomic sequencing. The results showed that the soil moisture content, total carbon, total nitrogen and microbial biomass of the tree island were significantly higher than those of the open area (P<0.05). The microbial r-strategy indicators, including cellulase activity, relative abundance of Actinobacteria, gene abundance related to transcription, defense mechanisms, cell cycle control, cell division, chromosome partitioning and simple carbon compounds degradation, were much higher in the tree island than those in the open area. On the contrary, the indicators related to the microbial K-strategy, including the relative abundance of Acidobacteria and the abundance of complex carbon compounds degradation genes, were higher in the open area. The study, for the first time, explores the microbial community structure and ecological function in a tree island ecosystem, and explains the mechanisms of tree island formation based on microbial genomic data. We proposed that the soil nutrients were enriched, and the microbial community was shifted towards r-strategy in tree island. The changes in soil nutrients and microbes would in turn regulate the tree growth and thus might enlarge the tree island area and influence the dynamics of treeline.





PDF全文下载地址:

https://www.ecologica.cn/stxb/article/pdf/stxb202012183224

相关话题/土壤 微生物 基因 结构 生态

  • 领限时大额优惠券,享本站正版考研考试资料!
    大额优惠券
    优惠券领取后72小时内有效,10万种最新考研考试考证类电子打印资料任你选。涵盖全国500余所院校考研专业课、200多种职业资格考试、1100多种经典教材,产品类型包含电子书、题库、全套资料以及视频,无论您是考研复习、考证刷题,还是考前冲刺等,不同类型的产品可满足您学习上的不同需求。 ...
    本站小编 Free壹佰分学习网 2022-09-19
  • 三峡库区马尾松人工林土壤酶活性和微生物生物量对氮添加的季节性响应
    摘要:以三峡库区马尾松人工林为对象,分析土壤微生物生物量、酶活性和养分含量对氮添加的初期响应规律,为预测该地区在大气氮沉降持续增加的背景下森林土壤的季节动态提供参考。结果表明:氮添加初期,中氮水平(60kghm-2a-1)的氮添加处理使得各季节土壤β-1-4葡萄糖苷酶、N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 植物-土壤反馈与草地群落演替:菌根真菌和土壤病原菌的调控作用
    摘要:由植物引起的根际土壤生物或非生物环境的改变能够反馈影响群落中不同植物的生长,直接改变共存植物的相对竞争关系,推动群落结构的动态变化。作为土壤生物群落的重要组成部分,土壤微生物在植物-土壤反馈关系中起到重要的调控作用,对解释植物群落的演替进程和方向有着重要的意义。在草地植物群落演替的早期阶段和外 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 广州市典型绿地土壤水分入渗特征
    摘要:绿地对于缓解城市洪涝灾害具有非常重要的作用,对其土壤入渗的定量化研究是评价城市绿地雨洪调蓄能力的关键。受城市土壤空间异质性的影响,不同功能区绿地土壤水分入渗速率的差异较大。采用双环入渗仪对广州海珠国家湿地公园典型乔草和灌草绿地的土壤水分入渗特征进行测定,并对其影响因素进行分析,结果表明:(1) ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 杨树人工林幼林阶段林下植被管理对土壤微生物生物量碳、氮酶活性的影响
    摘要:为了探讨林下植物物种多样性对杨树(Populusspp.)人工幼林阶段土壤微生物区系的影响,在林下设计了林下植被物种数量递增的3种处理,即清除林下植被(无林下植物)、保留单一林下植物(一种林下植物)和保留物种多样的自然林下植被(多种林下植物),于处理1年后采样分析土壤微生物生物量碳(MBC)和 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 林下植被和凋落物对寒温带森林生长季土壤CH4通量的影响
    摘要:为进一步探究林下植被和凋落物管理对我国寒温带森林生长季土壤CH4通量的影响,采用静态箱-气相色谱法对大兴安岭北部4种林型(白桦林、山杨林、樟子松林和兴安落叶松林)4种处理(自然状态、去除凋落物、去除林下植被以及去除林下植被和凋落物)的土壤CH4通量排放特征进行观测研究。结果表明:该地区森林生长 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 基于最大熵生态位模型的中华穿山甲潜在适宜生境预测
    摘要:中华穿山甲(Manispentadactyla)属于全球极度濒危物种,也是我国一级保护动物。对中华穿山甲的非法捕杀曾导致其种群数量锐减。但是,近年来相关研究报道较少,穿山甲分布状况不明,极大地制约了对该物种的有效保护。搜集了近年来国内中华穿山甲的救护记录和救护新闻,甄别出67个记录分布点,利用 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 根际微生物组中细菌趋化系统的生态功能
    摘要:在根际微环境中,特定的土壤微生物能够利用自身独特的趋化系统感应根系分泌物,响应植物的选择性招募。细菌的趋化系统介导了植物-微生物以及微生物间相互作用,在植物对根际微生物组的选择中发挥着关键的生态学功能。综述了根际微生物组中细菌趋化系统的研究进展,从生态学的角度提出了未来针对根际细菌趋化系统的研 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 农作物景观生态研究:概念框架与研究方向
    摘要:针对当前农业系统中农作物景观变化迅速、人地关系趋于复杂、粮食安全保障需求迫切,提出景观生态学和农业科学交叉产生的农作物景观生态研究这一新兴研究方向。通过构建农作物景观生态研究的概念框架,辨明农业生产中复杂的景观等级结构,为农业可持续发展提供理论依据。综述从农业景观到农作物景观的研究变化,指出农 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 植被群落特征对城市生态系统服务的影响研究进展
    摘要:生态空间(林地、灌木、草地、水体)所产生的生态系统服务极大的改善了人类的生存环境,在城市绿地破碎化日益严重、绿地质量逐渐降低、乡土植物逐渐减少、入侵风险逐渐加剧等生态背景下,如何维持稳定而持续增长的城市生态系统服务供给,一直困扰着当下从事城市生态学领域研究的****和城市管理者。植被群落作为城 ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31
  • 多重压力下生态系统可持续发展探究——IGU-GFE地理学与可持续研讨会简述
    摘要:2020年11月30日至12月1日,"面向未来地球的地理学:人地系统耦合与可持续发展委员会"(IGU-GFE)主办的2020年地理学与可持续研讨会以视频会议的方式召开。研讨会以"多重压力下生态系统可持续发展探究"为主题开展热烈讨论。研讨会针对5个专题展开,分别是:(1)生态系统压力和驱动力;( ...
    本站小编 Free考研考试 2021-12-31