摘要
在山地森林生态系统，由于海拔梯度上在较小的地理范围内具有较大的气候变化和生境差异，因此，作为生物地理学研究的重要组成部分，生物群落沿海拔的垂直分布模式一直以来都是生态学的研究热点之一。相比于动植物等大型生物，森林土壤微生物多样性及其群落组成沿海拔的垂直分布格局尚缺乏深入且系统的研究，其驱动机制尚不明确。 本研究在全国尺度背景下，选取我国温带、中亚热带和南亚热带地区具有典型植被垂直谱带的山地森林生态系统，研究森林土壤微生物群落组成和多样性随海拔梯度的垂直分布格局及其在不同气候带的异同，并结合环境因子解析微生物沿海拔梯度分布格局的主要驱动机制。研究结果表明，不同气候带森林土壤细菌alpha-多样性沿海拔分布的规律存在差异，温带森林生态系统（吉林长白山）细菌alpha-多样性呈现先升高后下降再上升的趋势;而中亚热带森林生态系统（江西武夷山）与南亚热带森林生态系统（广东鼎湖山）细菌alpha-多样性均为先下降后上升的凹形变化趋势。影响细菌alpha-多样性的主要因子为土壤pH、NO3--N和C/N。不同气候带森林土壤真菌alpha-多样性沿海拔分布规律类似，均为先下降后上升的凹形变化趋势，影响土壤真菌alpha-多样性的因素主要为土壤pH、NO3--N、C/N、总氮和底物诱导呼吸(substrate induced respiration，SIR)。 在不同气候带我们均发现，沿海拔梯度分布的不同植被类型下，细菌和真菌群落结构均存在显著差异。基于矩阵的多重回归分析(MRM)和偏典范对应分析(partial canonicalcorrelation analysis)分析表明，pH、C/N与NO3--N是造成细菌群落结构差异的主要因素，而pH和C/N是造成真菌群落结构差异的主要因素。 优势微生物类群在群落中的相对丰度在一定程度上与生态系统功能密切相关，但目前对于优势微生物类群相对丰度沿海拔梯度的变化规律及其驱动机制关注较少。寡营养-富营养生态位理论为土壤细菌在生态学意义上的分类提供了一个基本准则，该理论认为在碳矿化率较高或易降解碳比例较高的土壤中（富营养生境），所谓的富营养微生物（例如变形菌门）相对丰度较高;反之，则寡营养微生物（以酸杆菌门为代表）相对丰度较高。在本研究中，我们发现该理论可以很好地用来解释优势微生物相对丰度沿海拔梯度的分布规律。结果显示，当地上植被以针叶树种为主时，可定义为寡营养生境，具有高土壤C/N、NH4+-N，低NO3--N、SIR的特征，相应的，寡营养微生物相对丰度较高，包括细菌的酸杆菌门、酸杆菌的Gp1、Gp2纲、gamma-变形菌和真菌的担子菌门及其门下的Agaricomycetes纲;而地上植被以阔叶树种为主时，可认为是富营养生境，具有低C/N、NH4+-N，高NO3--N、SIR的特征，因此，富营养微生物相对丰度较高，包括酸杆菌的Gp6纲、变形菌门及其门下的alpha-变形菌、beta-变形菌、子囊菌门与担子菌门下的Tremellomycetes，在富营养生境中相对丰度较高。 本研究通过全国范围内不同气候带结果的比较，丰富了森林土壤微生物多样性和群落组成沿海拔垂直分布格局及其区域分异的认识。尝试采用寡营养-富营养生态位理论解释优势微生物类群相对丰度的海拔分布格局，并将寡营养-富营养微生物分类从细菌门的水平扩展至纲的水平，从原核扩展到真菌，这对于从生态功能角度解析森林土壤微生物群落组成具有重要意义。
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