Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 内蒙古典型草原土壤生物区系及地上地下生物关系对全球变化的响应 | |
| 其他题名 | Response of soil biota and above-belowground linkages to global change in a temperate steppe |
| 魏存争 | |
| 出版年 | 2013 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 韩兴国 |
| 学位授予单位 | 中国科学院大学 |
| 中文摘要 | 全球变化极大地改变了人类的生存环境，引起了社会的广泛关注。氮素富集和生物多样性丧失是近来最受关注的全球变化驱动因子，它们显著改变了地上和地下生物群落的结构和功能。之前的研究中往往将地上、地下生物孤立开来，土壤生物区系，特别是植物-土壤生物多营养级间的关系对全球变化的响应和适应机制仍有待探索。地处干旱半干旱区的我国北方温带草原是欧亚大陆草原的重要组成部分，对全球变化响应十分敏感。本文利用中科院内蒙古草原生态系统研究站已经运转多年的氮素添加和物种剔除实验平台,以土壤微生物和线虫为研究对象，利用结构方程模型，研究了内蒙古典型草原土壤微生物和线虫群落及地上-地下生物关系对氮素添加和物种丧失等全球变化因子的响应。实验主要关注以下科学问题：（1）氮素添加对土壤线虫群落结构的影响及其机制；（2）元素计量关系在介导氮素富集对碳氮耦合循环和植物-微生物间关系的影响方面发挥何种作用；（3）植物功能群多样性的变化对地下线虫群落结构和多样性影响及其机制。研究结果如下：（1）氮素添加抑制了线虫多样性和各营养类群的多度，对植物寄生线虫的抑制作用随着时间的推移而消失。通过构建土壤-植物-线虫的结构方程模型，发现线虫的多样性和多度与土壤铵态氮浓度呈显著的负相关关系，植物群落和土壤pH值对线虫群落的影响较小；且铵态氮的浓度和植物寄生线虫多度具有显著的负相关关系，进而验证了氮素添加通过改变土壤理化性质（铵态氮的积累）抑制植物寄生线虫的假说。研究发现食真菌线虫多度和真菌生物量存在显著的相关关系，而食细菌类与细菌生物量不相关，表明食真菌线虫受到较为明显的上行控制效应；线虫各营养类群食物来源的差异或许是导致其对氮素添加响应不同的原因。（2）研究发现无机氮/可溶性碳 (IN/DOC)与氮素添加量具有明显的正相关，说明氮素富集会改变自然生态系统中广泛存在的IN/DOC化学计量比率（负相关）。氮素梯度上可溶性碳和微生物生物量碳呈负相关，说明氮素富集后能量（碳）不再是微生物生物量的限制因素，而结构方程模型结果显示土壤酸化（pH）成为抑制因素。由于氮素富集状态下微生物由碳限制转为其他因素限制，导致植物上行效应 (Bottom-up effect)影响微生物的前提消失，造成植物群落组成和多样性对微生物群落结构和功能（呼吸）的影响不显著，减弱了植物-微生物间的相互作用。（3）物种完全剔除实验中的研究结果表明，地上植物功能群多样性与线虫群落多度和多样性均不存在显著的相关关系，而多年生根茎禾草的有无对植物寄生类线虫的多度存在显著的影响。进一步的分析发现，多年生根茎禾草单作的情况下支持更多的植物寄生类线虫，但是作为关键植物功能群，因多年生根茎禾草的存在而产生的“取样效应” (Sampling effect) 并没有影响植物功能群多样性和土壤线虫多度的相关关系。同时开展的部分剔除实验发现，植物功能群多样性对土壤线虫的多度、多样性均存在显著的影响，物种混作的样地土壤线虫多度超过单作的植物群落 (超产现象，Overyielding)。部分剔除中，土壤线虫多度随植物功能群剔除数量呈显著的下降。在部分的剔除实验中，并不存在关键的功能群，因此植物功能群和土壤线虫多度间的正相关关系并不是源自于“取样效应”。物种剔除的“级联效应”（Cascading effect）使得对于营养级水平较高的捕食杂食类线虫影响大于营养级水平较低的营养类群线虫。 |
| 英文摘要 | Increasing attention has been paid on global change, which has led to profound changes in mankind’s habit in the last century. Widespread nitrogen (N) enrichment and unprecedented rate of the loss of biodiversity have greatly changed ecosystem structure and functioning. However, previous studies often investigate above- and below-ground biota in isolation. Considering of the complex plants-soil interactions and their importance in maintaining ecosystem energy flow and nutrient cycling, it is urgent to investigate linkages between above- and below-ground biota and their responses to undergoing global changes.The temperate steppe in northern China is part of the typical vegetation across the Eurasian continent and is sensitive to climate change. Responses of soil nematodes, the most diverse and abundant soil Metazoan, soil microorganisms and their interactions with plant community to global change factors (e.g., N enrichment, loss of biodiversity) were examined by conducting a long-term nutrient addition and a plant removal experiment. |
| 中文关键词 | 生物多样性与生态系统功能 ; 地上-地下关系 ; 级联效应 ; 资源计量化学比率 ; 植物-土壤反馈 ; 植物功能群多样性与特性 ; 取样效应 ; 典型草原. |
| 英文关键词 | Biodiversity and ecosystem function |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 来源学科分类 | 生态学 |
| 来源机构 | 中国科学院植物研究所 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/287325 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 魏存争. 内蒙古典型草原土壤生物区系及地上地下生物关系对全球变化的响应[D]. 中国科学院大学,2013. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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