摘要
草地生态系统具有重要的生态功能与经济价值。自工业革命以来，人为输出的活性氮远超出地球所能承受的正常阈值。过量的氮输入会造成土壤酸化、氮磷比失衡、植物多样性降低、生态系统稳定性下降等问题。土壤微生物在土壤养分循环、有机质分解、物种间互作和共存、生物多样性维持、生态系统功能稳定等方面发挥着关键作用。 内蒙古呼伦贝尔地区存在大面积的温带寒温带草地，既是优良的牧场与商品粮基地，也是重要的生态屏障。因此，本研究依托中国科学院沈阳应用生态研究所额尔古纳森林草原过渡带生态系统研究站，通过氮添加梯度实验和磷添加梯度实验，利用PCR扩增子高通量测序技术探究土壤中真菌与细菌的多样性、群落组成和网络结构对氮磷添加的响应。主要研究结果如下: 依托包含两种氮形态和六个氮水平的氮添加平台以及包含两种磷形态和六个磷水平的磷添加平台，对156份土壤样品利用核糖体RNA转录间隔区(ITS)扩增子测序获得7，761个真菌操作分类单元(OTUs)，以及利用核糖体小亚基(16S)扩增子测序获得9，766个细菌OTUs。方差分析发现，土壤真菌与细菌的多样性受氮添加水平的显著影响，而不受氮肥种类、磷肥种类、磷添加水平以及交互作用的显著影响。真菌多样性下降的临界施氮量为10～20gNm-2yr-1，细菌多样性下降的临界施氮量为20～50gNm-2yr-1。 置换多元方差分析表明土壤真菌与细菌的群落组成受到氮肥种类、氮添加水平以及二者交互的显著影响，而不受磷肥种类、磷添加水平及其交互的显著影响。真菌群落组成发生改变的临界施氮量为10～20gNm-2yr-1，细菌群落组成发生改变的临界施氮量为20～50gNm-2yr-1。对真菌主要功能类群分析发现，添加有机和无机氮都增加了植物病原真菌的相对多度，减少了丛枝菌根真菌的相对多度，且添加有机氮增加了腐生真菌的相对多度。对细菌功能类群分析发现添加有机和无机氮都增加了富营养类群的相对多度，而减少了寡营养类群的相对多度。 生态网络分析发现，土壤真菌与细菌的共存网络均具有无标度特性和小世界特性，表明微生物的共存模式具有非随机性。回归分析、方差分解与随机森林模型发现氮添加使真菌的共存网络更加复杂:共存网络的平均度、平均路径长度、平均介数和鲁棒性随施氮水平的增加而增加。而细菌共存网络随氮添加变得简单:共存网络的边与点的数目、平均度和鲁棒性随施氮水平的增加而降低。磷肥种类与磷添加水平对土壤真菌与细菌的网络结构无显著影响。 本研究揭示了内蒙古草地土壤微生物群落和网络对氮磷添加的响应，为揭示草地生态系统对不同形态和水平的氮沉降的响应过程以及为当地更好地应对全球变化和保护生态环境提供了科学基础。
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