藏北高寒草甸土壤微生物群落结构对增温增水的响应

Soil microorganism, as an important component of soil ecosystem, is the main driver of biogeochemical cycle. Soil microbial community structure is more sensitive to environmental change than other soil microbial characteristics. Exploring the response of soil microbial community structure to climatic change can provide theoretical basis for predicting the ecosystem evolution under the background of global climatic change and clarifying the feedback mechanism of terrestrial ecosystem to climatic change. The Tibetan Plateau is one of the regions which are most sensitive to climatic change. The Tibetan Plateau has experienced significant warming and precipitation will increase in most regions of this Plateau. The response of soil microbial community structure to warming and increased precipitation has not been well understood in alpine ecosystems on the Tibetan Plateau. The objective of this study is to investigate the effects of experimental warming and increased precipitation on soil microbial community structure in an alpine meadow of the Northern Tibet. The measures include soil microbial community structure, microclimate (soil temperature, soil moisture, air temperature and relative humidity), soil characteristics (i.e., labile and recalcitrant carbon and nitrogen, soil inorganic nitrogen, pH and others), plant characteristics (i.e., plant community composition, plant biomass and others).

作为土壤生态系统的重要组成部分的土壤微生物是生物地球化学循环的主要驱动者。土壤微生物群落结构对环境改变的响应比其他土壤微生物特征更敏感。探讨土壤微生物群落结构对气候变化的响应可为预测全球气候变化背景下陆地生态系统的演变和阐明陆地生态系统对气候变化的反馈机制提供理论依据。青藏高原是气候变化的敏感区域之一，增温明显，且大部分地区降水将增多。青藏高原高寒生态系统土壤微生物群落结构对暖湿化气候变化的响应规律还没有得到足够的了解。本项目旨在通过观测增温和增水情景下的藏北一个高寒草甸的土壤微生物群落结构、微气候因子（土壤温度、土壤湿度、空气温度和相对湿度）、土壤理化性质（包括活性和惰性碳/氮、土壤无机氮、pH等）、植物因子（群落组成、生物量等），探讨高寒草甸土壤微生物群落结构对增温和增水及其交互作用的响应规律。

土壤微生物不仅是土壤生态系统的重要组成部分，而且是生物地球化学循环的主要驱动者。土壤微生物群落结构对环境改变的响应比其他土壤微生物特征更敏感。探讨土壤微生物群落结构对气候变化的响应可为预测全球气候变化背景下陆地生态系统的演变和阐明陆地生态系统对气候变化的反馈机制提供理论依据。青藏高原作为全球变化的敏感区域，整体上趋于暖湿化。青藏高原高寒生态系统土壤微生物群落结构对暖湿化气候变化的响应规律还没有得到足够的了解。因此，本项目依托藏北高原的一个高寒草甸生态系统的野外实验平台，观测了土壤真菌和细菌群落组成和α多样性、植物群落组成、土壤pH等常规理化性质和土壤温湿度等，探讨了土壤微生物群落结构对增温和增水的响应规律。结果表明，基于ITS高通量测序技术，土壤真菌群落的优势菌群包括Ascomycota（子囊菌门）和Basidiomycota （担子菌门）等。基于16S高通量测序技术，土壤细菌群落的优势菌群包括Acidobacteria（酸杆菌门）、Actinobacteria（放线菌门）、Bacteroidetes（拟杆菌门）、Chloroflexi（绿弯菌门）、Firmicutes（厚壁菌门）、Gemmatimonadetes（芽单胞菌门）、Planctomycetes（浮霉菌）和Proteobacteria（变形菌门）等。土壤真菌的群落组成和α多样性可能分别比土壤细菌的群落组成和α多样性对增温、增水及其交互作用更敏感，且土壤真菌和细菌的群落组成可能分别比土壤真菌和细菌的α多样性对增温更敏感。土壤真菌和细菌的群落组成对增温存在滞后响应。植物群落盖度、土壤温度和pH等调节着土壤细菌群落组成的变异，植物群落盖度和土壤温度等调节着土壤真菌群落组成的变异。本项目所取得的成果能够为阐明青藏高原高寒草甸土壤微生物群落结构对气候变化的响应机制提供科学依据和理论基础，并能够为藏北高原生态安全屏障建设提供科技指导。