农牧交错带草地土壤剖面微生物总量、多样性和互作网络的垂直分布特征

发布时间：2025-05-15 04:23

　　 【背景】草地土壤微生物是维持草地生态系统功能和稳定的关键要素之一,探寻微生物在土壤剖面的垂直分布特征和构建规律对于理解其在草地生态系统的作用至关重要。【目的】在80cm深的土壤剖面内,全面分析微生物的总量、多样性和物种间的相互作用网络表现出的垂直分布特征。【方法】基于内蒙古农牧交错带上典型草原土壤中原核微生物的定量和高通量测序数据,比较微生物的总量和多样性,使用分子生态网络方法(molecular ecological network approach,MENA)探究微生物相互作用网络的垂直变化。【结果】原核生物的总量和多样性随深度增加而逐渐降低,且群落结构变异沿土壤剖面逐渐增大。网络结构在表层最为复杂,微生物物种间联系紧密;随着深度的增加,微生物间紧密的关联会逐渐变稀疏,网络结构变得简单。此外,酸杆菌是当地土壤生态系统中的优势种群以及网络核心微生物物种,可能对土壤生态服务功能的稳定发挥具有重要的作用。【结论】原核微生物的总量、多样性和物种间的互作网络都表现出高度一致的垂直变化规律,即总量、多样性与深度成负相关,且其群落结构变异会逐渐扩大,同时微生物网络相关性会减弱。这些结果为我们提供...

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【部分图文】：

图1 土壤原核生物多样性、数量随深度的变化

64个土壤样本共得到473余万条高质量原核微生物16SrRNA基因序列，这些序列被划分为37720个OTU。由于各样本序列差异较大，将所有样本统一到相同的总Reads数量(20291个)对每个样本进行随机重抽，重抽后的OTU表格进行后续的群落分析。使用原核生物OTU数量、....

图2 土壤原核生物群落结构随深度的变化

为了进一步探究不同土壤深度下原核微生物群落之间的差异，使用基于Bray-Curtis距离矩阵的非度量多维尺度分析描述土壤剖面群落组成的总体格局(图2)。结果显示在平面空间相距6000m不同取样点获取的八层土壤剖面样本，其微生物类群之间依然呈现出垂直梯度的分异。同时此结果也显示....

图3 微生物群落结构典范对应分析

为了研究土壤理化性质对原核微生物群落的影响，首先应用Mantel和Partialmantel检验确定不同的环境因子对土壤原核生物群落结构(Bray-Curtis距离)的影响强度(表3)。如果不排除环境因子之间的相互影响，统计结果表明，包括含水率、pH、总氮、氨态氮、硝态氮和总....

图4 土壤微生物分类群的相关网络

土壤不同深度的原核微生物互作网络的连接紧密程度存在差异，并且这种差异随深度的增加而增大(图4)。然而各种网络拓扑指数也一致显示，表层土壤中原核微生物的相互关联与深层土壤中有很大差别(表4)。更多的节点和边意味着微生物间的网络更大且其连接可能更复杂。由于网络节点和边都与深度具有负相....

本文编号：4046238