土壤线虫群落对青藏高原东部高寒沼泽湿地干涸的响应机制研究

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青藏高原高寒沼泽湿地在保护青藏高原水资源、物种多样性和环境净化以及调节黄河流域水系和区域气候方面具有重要作用。近年来,由于全球气候变化和人类活动的影响,导致青藏高原高寒沼泽湿地干涸甚至退化。高寒沼泽湿地干涸会对陆地生态系统的结构和功能产生深远的影响。线虫是土壤微型动物的主要类群,土壤线虫群落物种丰富、数量繁多,在土壤食物网中占据多个营养级,在促进有机物分解、物质循环和能量流动以及维持土壤生态系统功能等方面具有重要作用,线虫对环境的变化十分敏感,是反映环境变化的指示生物。本论文的研究区域位于青藏高原东部的高寒沼泽湿地,在该区域空间尺度上选择了23个不同样地作为长序列的水分变化梯度,系统研究了高寒沼泽湿地干涸过程对土壤线虫群落的直接作用,以及分别通过地上植物群落和土壤环境因子对线虫群落的间接作用。主要研究结果如下:1)随高寒沼泽湿地的干涸,植物群落的物种丰富度、多度和生物量显著增加,地下根生物量没有显著性变化。同时,土壤含水量、总氮和总碳显著降低,硝态氮显著增加,而土壤p H值、铵态氮和全磷无显著性变化。2)在115个土壤线虫样本中,总共鉴定出21,978条线虫,隶属于42个属。随高寒沼泽湿地的干涸,土壤线虫属丰富度和多度显著增加,食细菌、食真菌和植物寄生线虫多度显著增加,捕食-杂食性线虫多度无显著性变化,土壤线虫体型大小的群落加权平均值(CWM)显著降低,但生物量无显著性变化。3)随高寒沼泽湿地的干涸,土壤线虫群落的物种多样性显著降低,均匀度无显著性变化,土壤线虫群落成熟度指数(MI)显著降低,富集指数(EI)和基础指数(BI)显著增加,植物寄生指数(PPI)和结构指数(SI)无显著性变化。4)植物群落(物种丰富度和根生物量)和土壤环境因子(土壤含水量、总氮和总碳)是驱动土壤线虫属的主要生态因子。植物群落的物种丰富度是预测土壤线虫属丰富度和土壤线虫多度的最重要因子;植物群落和土壤环境因子都不是土壤线虫体型大小的群落加权平均值(CWM)的有效预测者。5)结构方程模型(SEM)分析表明,在线虫属丰富度和多度上,高寒沼泽湿地干涸直接增加了线虫属丰富度。高寒沼泽湿地干涸通过增加植物物种丰富度,进而间接增加了线虫属的丰富度和多度;通过降低土壤含水量,间接降低线虫多度。总体来说,随高寒湿地干涸土壤线虫属的丰富度、多度是显著增加的。6)在线虫的营养类群多度上,高寒沼泽湿地干涸直接增加了食真菌线虫和植物寄生线虫多度。高寒沼泽湿地干涸通过增加植物物种丰富度,间接增加了食真菌线虫、食细菌线虫和捕食-杂食性线虫多度。通过降低土壤含水量,间接降低食细菌线虫和捕食-杂食性线虫多度。通过降低总碳,间接降低捕食杂食性线虫多度。总体来说,随高寒湿地干涸食细菌、食真菌和植物寄生线虫的多度是显著增加的,捕食-杂食性线虫的多度无显著性变化。7)在线虫体型大小上,高寒沼泽湿地干涸直接降低了土壤线虫体型大小的群落加权平均值(CWM),与土壤理化因子和根生物量无显著相关性。我们的研究结果表明,高寒沼泽湿地干涸通过控制食物资源(植物群落物种丰富度)和调节土壤环境(土壤含水量和总碳)进行环境过滤影响了土壤线虫群落,是土壤食物网结构和功能的强大驱动力。我们的研究揭示了高寒沼泽湿地干涸对土壤线虫群落的直接和间接作用机制,有助于我们对复杂的地下生态系统过程和功能的认识。
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