gay 贺兰山东坡不同海拔典型植被带泥土微生物磷酸脂肪酸分析

泥土微生物当作泥土生态系统的垂死构成因素gay， 在泥土变成、发育和泥土营养升沉等方面融会垂死作用[1]， 此外， 泥土微生物也被合计是评价泥土质料的垂死意见[2]。丛林生态系统当作陆地生态系统的垂死组分， 其功能很猛进度上依赖于植物与泥土生物之间的相互关系， 其中泥土微生物的数量多、生物量大、万般性高[3]， 在陆地生态系统的生物地球化学轮回中具有弗成替代的作用[4]。植物-微生物相互作用是泥土营养轮回、能量流动等生态系统历程的垂死驱能源， 植物群落特征及万般性对泥土微生物群落构成存在很大影响[5]。

在平地丛林生态系统中， 海拔变化很猛进度上更动了泥土微环境， 是影响泥土微生物构成和万般性的垂死因素[6]， 连年来受到越来越多的学者心计。王颖等[7]连络青藏高原高寒草甸海拔4300—5100m泥土微生物群落结构， 发咫尺中部海拔地区(4800m)泥土微生物万般性及微生物活性最高， 标明泥土微生物万般性是多因素概括后果。孟苗婧等[8]领受PLFA法连络海拔的变化对凤阳山泥土微生物群落的影响， 发现海拔变化引起泥土性质的更动， 对泥土微生物相对品貌影响进度不同。进一步证据， 不同的微生物类群在不同的海拔顺应进度不同。冯晓川等[9]利用高通量测序期间分析庐山国度级当然保护区丛林泥土细菌群落特征， 发现细菌群落万般性沿海拔并未发达出相反。可见在不同连络区域泥土微生物特征有较大相反， 一定区域泥土微生物的连络能很好的揭示该区域生态系统功能的平定性。早期刘秉儒等[10-11]利用Biolog微平板法和磷酸脂肪酸甲酯法系统的连络了贺兰山不同海拔植被带微生物群落特征及漫衍端正， 而对贺兰山当然保护区局部区域泥土微生物群落的定量分析连络较少。泥土微生物群落功能及万般性在保管生态系统功能和平定、泥土质料检测、植被规复等方面起着垂死作用[12]， 由此可见， 连络贺兰山当然保护区东坡泥土微生物群落特征及万般性具有超过垂死的科学真义。

贺兰山是我国西北地区的一齐生态障蔽[13]， 是我国垂死的表象和植被过渡带， 平地植物群落垂直分异光显[14]， 跟着海拔升高， 瓜代有萧索化草原、平地疏林草原、平地针叶林和亚峻岭灌丛草甸或峻岭草地等植被类型[10]。贺兰山当然保护区东坡植被面积相反较大、上风姿高、植被景不雅连通性好[15]。本连络登第海拔1300—2500m之间5个典型植被带， 领受PLFA法测定泥土微生物群落构成及万般性， 旨在为贺兰山当然保护区东坡的惩办提供科学依据。

1 材料与关节 1.1 连络区概况

贺兰山位于阿拉善高原和银川平原之间(地处北纬38°27′—39°30′， 东经105°41′—106°41′之间)， 山体寥寂， 主峰海拔3556m。由于地处典型大陆性表象范围， 具有光显平地表象特征， 年均气温-0.8℃， 年均降水量420mm， 年均挥发量2000mm， 降水量具有光显垂直分异征象， 平均每高潮100m， 降水量加多13.2mm， 降水量主要集会6—8月份， 占全年降水量的60%—80%。贺兰山东坡植被有光显垂直漫衍端正， 自上而下瓜代为峻岭草甸、平地针叶林、平地疏林草原和萧索化草原[16-17]。

1.2 样品辘集

于2020年7月中旬在贺兰山东坡海拔1300—2500m之间， 沿海拔登第以短花针茅为建群种的萧索草原(HM)， 以蒙古扁桃为建群种的平地旱生灌丛(MG)， 以油松为建群种的温性针叶林(YS)， 以油松、杜松、山杨为上风种的针阔混交林(HJ)， 以青海云杉为建群种的寒温针叶林(QH)等5种典型植被带， 每个植被带内登第海拔1380、1650、2139、2249、2438m， 按等高线配置3个取样点(样地基本情况见参考文件[18])， 每个取样点去除地表枯落物和腐殖质或剥离表土后用直径4cm的泥土取样器按五点取样法取0—10cm泥土样品5个， 夹杂后当作该样点泥土样品并用自命袋密封后装入冰盒带回实验室。去除泥土样品中的植物根系和石块， 过2mm筛后分红2份， 1份放入-80℃雪柜进行泥土微生物测定， 另1份当然风干进行泥土理化性质测定。

1.3 测定关节 1.3.1 泥土理化性质测定

领受pH计测定泥土pH；领受烘干法测定泥土容重(BD)；领受环刀法测定泥土含水量(WC)；领受重铬酸钾外加热法测定泥土有机碳(SOC)；领受凯氏定氮法测定泥土全氮(TN)；领受HClO4-浓H2SO4外加热消煮法、分光光度法测定泥土全磷(TP)[19]。

1.3.2 泥土微生物群落结构测定

领受磷酸脂肪酸(PLFA)法[20]测定泥土微生物群落构成， 用修正的Bligh-Dyer法进行脂类索乞降磷脂脂肪酸分析；土样用体积比为1∶2∶0.8的氯仿∶甲醇∶柠檬酸缓冲液涟漪索求总脂类， 然后经SPE硅胶柱分离取得磷脂脂肪酸， 将取得的磷脂脂肪酸进行碱性甲醇化， 用Agilent 6890N气相色谱仪分析PLFA的因素， 内标为正十九烷酸甲酯(19∶0)[21]， 含量用nmol/g暗意。

1.3.3 磷酸脂肪酸的定名

脂肪酸链长以碳原子总和运筹帷幄， 从羧基驱动， 冒号后数字代表双键数量， ω后数字代表双键的位置(从羧基端算起)。c暗意顺式双键， t暗意反式双键， i暗意顺式支链， a暗意反式支链， br暗意不笃定支链位置， Me暗意甲基位置， cy暗意环丙基。由于不同菌群的PLFA特征图谱不同， 在高度专一性基础上具有万般性， 因此不错当作微生物群落中不同群体的象征物[22]。磷脂的不同不错证据泥土样品中微生物群落结构的不同， 进一步对微生物进行识别和定量描述， 为进一步连络提供信息。脂肪酸12:0， 13:0， 14:0， 15:0， 16:0， 22:0， 24:0等暗意细菌；i13:0， a13:0， i14:0， a14:0， i15:0， a15:0， i17:1ω9c， i15:1ω6c等暗意革兰氏阳性细菌(G+)；14:1ω5c， 16:1ω7cDMA， 17:1ω8c， 17:0cyclo ω7c， 19:0cyclo ω7c， 10:0 2OH， 16:0 2OH等暗意革兰氏阴性细菌(G-)；18:1ω9c， 21:0， 23:0， 18:2w6c等暗意真菌；10Me 17:0， 10Me 18:1ω7c， 10Me 19:1ω7c， 10Me 17:1ω7c， 10Me 18:0等暗意放线菌；20:4ω6c， 20:3ω6c， 20:5ω3c， 19:3ω6c等暗意原无邪物[23-29]。

1.4 数据处理

用Excel进行数据处理， 用SPSS进行方差分析(ANOVA)(P < 0.05)(选择最小相反性显赫(LSD)熟悉)， 用Origin 2018进行聚类分析(cluster analysis)(选择欧氏距离-最小距离法系统聚类)、相干性分析和画图热图， 用Canoco5进行主因素分析(PCA)。

微生物万般性分析领受Shannon-Wiener(H)、Brillouin万般性指数(B)和Pielou均匀度指数(J)、Simpson上风姿指数(D)、Mcintosh万般性指数(M)等关节。

(1) Shannon-Wiener万般性指数(H)， 运筹帷幄公式为：

(1)

式中， Pi=Ni/N， Ni为处理i的特征脂肪酸个数， N为实验中总特征脂肪酸个数。

(2) Brillouin万般性指数(B)， 运筹帷幄公式为：

(2)

式中， n1为第1个PLFAs生物象征的个体数量， n2为第2个PLFAs生物象征的个体数量， ni为第i个PLFAs生物象征的个体数量， N为系数处理中PLFAs生物象征出现的个体总和。

(3) Pielou均匀度指数(J)， 运筹帷幄公式为：

(3)

式中， S为群落中PLFA总和。

(4) Simpson上风姿指数(D)， 运筹帷幄公式为：

(4)

式中， Pi为i种特征PLFA占该现实中总的特征脂肪酸个数比例。

(5) Mcintosh万般性指数(M)， 运筹帷幄公式为：

(5)

式中， N为特征PLFA总和。

银色网 2 后果分析 2.1 不同海拔植被带泥土基人性质的相比

分析不同海拔泥土因子(图 1)， 不错得出泥土有机碳(SOC)、泥土全氮(TN)、泥土全磷(TP)、pH、泥土容重(BD)、泥土含水量(WC)在不同海拔植被带之间相反性显赫(P＜0.001)， 其中SOC、TN、WC均随海拔升高而增大， pH、BD随海拔升高而缩小。

2.2 不同海拔植被带泥土微生物PLFA含量相比

从不同海拔植被带泥土中共检测到59种PLFA生物象征(表 1)。其中HM泥土中PLFA生物象征有50种， 总含量为(57.99±5.31)nmol/g， MG泥土中PLFA生物象征有56种， 总含量为(84.58±28.73)nmol/g， YS泥土中PLFA生物象征有55种， 总含量为(96.64±16.78)nmol/g， HJ泥土中PLFA生物象征有54种， 总含量为(83.97±38.52)nmol/g， QH泥土中PLFA生物象征有57种， 总量为(86.02±21.75)nmol/g。不同海拔植被带泥土微生物的PLFA种类分手不大， 而不同类型微生物的PLFA含量有光显相反， YS泥土中PLFA生物象征总含量最高， QH泥土中PLFA生物象征种类最多， 每种类型泥土中均有不同的生物象征， 代表着不同类型的微生物。在5栽种被带泥土中透澈漫衍的PLFA生物象征有49种， 而有些PLFA生物象征只在某栽种被带泥土中有漫衍， 属于不透澈漫衍， 此类PLFA生物象征有10种， 如生物象征13:0， 21:0， 10Me 19:1ω7c仅在HM泥土中未出现， i19:0仅出咫尺MG和QH泥土中， 15:1ω6c仅出咫尺YS和HJ泥土中， 17:0 DMA仅出咫尺QH泥土中， 10:0 2OH， 16:0 2OH仅在HM和HJ泥土中未出现， 10:0 3OH仅出咫尺HJ和QH泥土中， 18:2 DMA仅出咫尺HM和MG泥土中。

5栽种被带泥土微生物中PLFA生物象征含量较高的是16:0， 18:0(细菌)， i15:0， i16:0， a15:0， a17:0， a11:0， a12:0， i17:1ω9c(G+)， 16:1ω5c(丛枝菌根真菌)， 17:0cyclo ω7c， 19:0cyclo ω7c， 16:1ω7c(G-)， 18:1ω9c(真菌)， 18:1ω7c(甲烷氧化菌)， 10Me 16:0(脱硫杆菌/放线菌)， 18:2ω6c(腐生真菌)， 10Me 18:0(放线菌)， 在泥土PLFA生物象征总量中占有一定上风， 所占百分比瓜代为80.29%， 78.27%， 75.40%， 79.17%， 78.61%， 证据其在泥土中起主要作用。由此可见在不同的海拔植被带泥土中微生物的种类和含量存在相反， 标明不同的泥土环境中微生物起着不同的作用。

2.3 不同海拔植被带泥土特征微生物类群PLFA含量相比

不同海拔植被带泥土特征微生物PLFA含量存在相反， 总含量偏激相互之间比值(图 2)。可见泥土微生物中细菌的种类最多且含量最高， 其次是真菌和放线菌， 而原无邪物的含量相对较少。细菌、真菌之间， 革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌之间PLFA含量有光显相反， 相互之间比值较大。YS泥土中真菌、细菌、原无邪物、放线菌PLFA含量最多， 而HM泥土中含量最低， 革兰氏阳性细菌PLFA含量发达为YS>MG>QH>HJ>HM， 革兰氏阴性细菌发达为YS>HJ>QH>MG>HM。真菌/细菌发达为YS>HJ>QH>MG>HM， 革兰氏阳性细菌/革兰氏阴性细菌发达为HM>MG>QH>YS>HJ。

2.4 不同海拔植被带泥土微生物群落结构相比

以不同海拔植被带泥土中PLFA象征的生物量为意见构建矩阵， 以欧式距离为行为， 用最小距离法进行系统聚类分析(图 3)。不同植被带的泥土PLFA生物象征可分红不同的类群。如表征甲烷氧化菌的18:1ω7c和18:1ω6c， 表征非特异性细菌的16:0， 表征脱硫杆菌的10Me 16:0， 表征革兰氏阴性细菌的16:1ω7c， 表针真菌的18:1ω9c和腐生真菌的18:2ω6c， 其特征发达为透澈漫衍且含量高， 剩余的生物象征则发达为漫衍不透澈且含量低。不错看出在不同的海拔植被带下有的微生物类群构成和含量并不会随环境变化而发生变化， 而有的微生物类群可能更妥当在某种特定的环境条款下糊口。

登第不同海拔植被带共有的PLFA生物象征含量画图热图(图 4)， 由图可知不同的PLFA生物象征在不同的海拔植被带漫衍不同， 有的PLFA生物象征在某一植被带的含量光显高于其他植被带， 可见其表征的微生物在该区域有着更好的生境条款， 举座不错看出在YS泥土中PLFA生物象征含量要高于其他植被带。

2.5 不同海拔植被带泥土微生物群落万般性指数

不同海拔植被带泥土微生物群落万般性指数(表 2)， 在Shannon-Wiener万般性指数上HJ要高于其海拔植被带， 在Brillouin万般性指数上QH和HJ要高于其他海拔植被带， 从均匀度指数看HJ要高于其他海拔植被带， 在Simpson万般性指数上HJ要高于其他海拔， 在Mcintosh万般性指数上HJ高于其他海拔植被带。

2.6 不同海拔植被带泥土PLFA种类、含量及万般性指数相干分析

对不同海拔植被带泥土PLFA种类、含量及万般性指数Pearson相干性分析(表 3)， PLFA种类与PLFA含量和Brillouin指数显赫正相干；PLFA含量与Brillouin指数显赫正相干；Shannon-Wiener指数与均匀度指数、Simpson指数和Mcintosh指数显赫正相干；均匀度指数和Simpson指数均与Mcintosh指数显赫正相干。

2.7 不同海拔植被带泥土微生物类群分析

由不同海拔植被带特征泥土微生物类群主因素分析(图 5)标明， 与泥土微生物群落相干的2个主因素累计孝敬率为86.81%， 其中， 第1主因素(PC1)和第2主因素(PC2)融会量为78.01%和8.80%， 对第1主因素起主要作用的微生物类群有非特异性细菌、革兰氏阳性细菌、革兰氏阴性细菌、真菌、放线菌和原无邪物等， 对第2主因素起主要作用的微生物类群为厌氧细菌。不同海拔植被带泥土微生物类群漫衍在主因素坐标平面的不同位置， 可见不同海拔植被带的泥土微生物群落存在相反。取样点距离的遐迩代表着取样点微生物群落结构的相同进度， 距离越近则相同度越高， 可见HM泥土微生物群落结构与MG、QH和YS泥土微生物群落结构相同度高， HJ泥土微生物群落结构与其他植被带泥土微生物群落结构相同度低。

2.8 不同海拔植被带泥土微生物含量及万般性指数与泥土因子的关系

对不同海拔泥土性质与泥土微生物类群及万般性指数进行相干性分析(图 6)， 发现海拔及各泥土因子对微生物类群及万般性指数影响并不显赫， 其中海拔与腐生真菌有显赫正相干关系， 海拔、SOC、TN与微生物类群及万般性指数正相干， pH、BD与微生物类群及万般性指数负相干。可见海拔的变化引起泥土微环境的更动， 对泥土微生物的群落构成及万般性存在影响。

3 商讨 3.1 不同海拔植被带泥土微生物含量变化特征

泥土微生物群落构成及万般性既不错反应泥土的生物活性也不错反应泥土的生态抑遏机制[30]。本连络利用PLFA法定量连络了贺兰山当然保护区东坡不同海拔植被带泥土微生物群落结构及万般性， 从不同海拔植被带共检测出59种PLFA生物象征， 发现QH泥土中PLFA生物象征的种类最大， YS泥土中PLFA生物象征的含量最大。赵银[31]连络了青藏高原高寒草甸泥土微生物群落共检测出70种PLFA生物象征；郑洁[24]连络闽江口红树林泥土微生物群落共检测出22种PLFA生物象征；吴则焰等[32]连络了武夷山不同海拔植被带泥土微生物群落万般性共检测出25种PLFA生物象征；可见贺兰山当然保护区东坡泥土中PLFA生物象征种类较多， 迤逦反应出当然保护区微生物较为丰富， 这与刘秉儒等[10]连络的贺兰山不同海拔典型植被带泥土微生物万般性所检测出28种PLFA生物象征的后果有所相反， 微生物对环境的变化极为敏锐， 其相反原因可能与采样点的选择及测定关节存在不一关系。在不同海拔植被带泥土中， 除了PLFA生物象征的种类和含量不同以外， 连络发现特征微生物的含量也存在相反， 细菌含量最大， 其次是真菌、放线菌， 原无邪物含量最小。跟着海拔的升高泥土微生物的含量先升高后缩小， 在YS泥土中微生物含量最高， 可见跟着海拔的升高， 温度缩小， 湿度加多[15]， 在该植被带较好的水热糊口条款是微生物含量高的主要原因。QH植被带有着较厚的凋落物层， 凋落物当作微生物糊口所需能量着手的主要提供者， 较厚的凋落物层加多了泥土-微生物之间的协同作用， 这可能是该植被带PLFA生物象征种类多的原因[33]。

3.2 不同海拔植被带泥土微生物结构及万般性特征

G+和G-是细菌群落的两大主要类群， G+/G-不错反应细菌群落的万般性特征， 同期其还不错表征泥土肥力[34]， 连络发现HJ泥土中G+/G-最演义明该植被带营养抑遏小， 这与该植被带丰富的物种万般性有很大关系， 产生的丰富凋落物为微生物提供了更多资源条款[35]。真菌和细菌当作泥土微生物最主要的类群， 真菌/细菌不错迤逦反应泥土微生物的糊口环境[36]， 连络标明在YS泥土中中真菌和细菌含量高于其他植被带， 同期真菌/细菌最大， 这与刘秉儒等[10]连络后果发现贺兰山在海拔1900—2100m处真菌含量最高的后果一致， 也有连络[17]发现贺兰山东坡YS泥土微生物熵最大， 而微生物熵不错反应泥土有机质的输入量、微生物碳的升沉速度及泥土质料厉害， 这也进一步证据该海拔植被带环境条款更妥当泥土微生物糊口[37]。

咫尺应用较广的微生物万般性指数， 如Shannon-Wiener万般性指数、均匀度指数和Mcintosh万般性指数等， 基本不错暗意泥土微生物万般性的特征[38]。连络发现贺兰山当然保护区东坡不同海拔植被带微生物万般性指数在HJ植被带中最大， HJ植被带中植物群落类型万般， 而植物物种构成及万般性概况光显更动泥土微生物的群落结构及万般性， 同期HJ植被带中丰富的凋落物层为泥土微生物提供糊口所需的物资和能量， 这是该海拔植被带微生物万般性高的主要原因[23， 39]。连络发现某些表征微生物的PLFA生物象征在各植被带含量较高， 证据其并不会因为环境更动而发生变化， 标明其在植被带泥土中起主要作用[22]。而有的PLFA生物象征在某一植被带含量光显高于其他植被带， 证据其表征的微生物在该植被带有特有的作用[32]。不同海拔植被带泥土微生物万般性偏激变化能很好教会该区域丛林生态环境和系统功能变化， 进一步为当然保护区泥土微生物的连络提供依据。

3.3 不同海拔植被带泥土微生物群落及万般性与泥土因子的关系

平地丛林生态系统中， 海拔的变化会导致温度、降水等表象因子的急巨变化[8]， 而微生物对环境变化极为敏锐， 连络发现SOC、TN与微生物群落及万般性正相干， pH、BD与微生物群落及万般性负相干， 这与谷晓楠等[35， 37]连络后果相同， 丛林生态系统中泥土有机碳与泥土全氮关系密切， 同期泥土C、N为微生物提供能源， 促进植物对营养的经受利用。Tan等[40]和Lauber等[41]连络发现泥土全磷含量的变化会影响泥土细菌及真菌群落的万般性。也有连络标明[42]， 植被类型、凋落物性质、泥土物感性质等对泥土微生物群落结构及万般性有显赫影响。由此可见， 一定区域泥土微生物群落结构及万般性受多因素概括影响[43]。

4 论断

领受磷酸脂肪酸(PLFA)法定量分析贺兰山当然保护区东坡不同海拔植被带泥土微生物PLFA的种类和含量。YS植被带泥土微生物PLFA的总量以及特征微生物的含量最大， 标明贺兰山当然保护区东坡在YS植被带具有更妥当微生物糊口的环境， 这也合适平地生态系统中中部区域生物万般性高的表面。

连络当然保护区东坡不同海拔植被带泥土微生物万般性发现不同植被带泥土PLFA生物象征聚类不同gay， 16:0、18:1ω9c和18:1ω7c基本在每个植被带皆会单独聚为一类， 可知其在该植被带含量高且有特有作用。万般性指数露出HJ植被带泥土微生物万般性更高， 证据植物万般性与泥土微生物万般性密切相干。可见不同海拔植被带泥土微生物群落结构及万般性存在相反， 可为贺兰山东坡当然保护区的高质料惩办提供表面依据。