五台山亚高山草甸土壤微生物对草地退化的响应机制

亚高山草甸作为一种重要的草地生态系统类型，除了生产功能以外，还具有保持水土、涵养水源、净化空气等生态功能。近年来，在气候变化和人为干扰等多重因素的影响下，我国部分亚高山草甸发生了不同程度的退化，已经严重威胁区域的生态安全。土壤微生物作为草地退化过程的主要参与者，在维持生态系统功能和提高土壤生产力中扮演着关键角色。本书采用空间—时间替代法，以不同退化演替阶段亚高山草甸土壤微生物群落为研究对象，开展了土壤微生物群落对亚高山草甸退化的响应机制研究，在介绍亚高山草甸退化过程中土壤理化性质和植物群落变化特征的基础上，深入分析了亚高山草甸退化对土壤微生物群落分类和功能多样性以及潜在功能的影响；揭示了土壤微生物介导氮循环和碳循环功能潜力的变化规律，论述了亚高山草甸退化过程中植被-土壤-微生物间的协同演变关系；阐明了亚高山草甸退化过程中养分流失的微生物学机制。本书可以为五台山亚高山草甸及其他地区同类型草甸的保护和生态修复提供了重要的理论依据和数据支撑。本书可供从事生态学、环境科学、土壤学、草业科学等领域的科研、管理和教学人员及本科生和研究生参考。

前言
1.绪论
1.1研究背景
1.2研究进展
1.2.1土壤微生物多样性和群落结构
1.2.2土壤微生物驱动的碳氮循环
1.2.3高通量测序技术
1.2.4草地退化对草地生态系统的影响
1.2.5亚高山草甸生态系统
1.3研究内容
1.4拟回答的关键科学问题
1.5创新点
1.6技术路线
2.研究区概况与实验亢法
2.1研究区概况
2.1.1地理位置
2.1.2地质地貌
2.1.3气候特征
2.1.4水文特征
2.1.5土壤特征
2.1.6植物特征
2.1.7亚高山草甸
2.2样地设置与样品采集
2.3实验方法
2.3.1土壤理化性质测定
2.3.2DNA提取及PCR扩增
2.3.3高通量测序及生物信息学分析
2.3.4宏基因组测序及生物信息学分析
2.3.5分子生态网络构建
2.3.6结构方程模型构建
2.3.7数据分析
3.土壤微生物多蛘性及群落结构对亚高山草甸退化的响应
3.1亚高山草甸退化过程中土壤理化性质和植物群落特征变化
3.2亚高山草甸退化过程中土壤细菌群落组成和多样性的变化
3.3环境变量对土壤细菌群落结构的影响
3.4亚高山草甸退化过程中土壤真菌群落组成和多样性的变化
3.5环境变量对土壤真菌群落结构的影响
3.6讨论
3.6.1土壤微生物群落物种组成对亚高山草甸退化的响应
3.6.2植物和土壤微生物群落α多样性对亚高山草甸退化的响应
3.6.3植物和土壤微生物群落β多样性对亚高山草甸退化的响应
3.6.4草甸退化过程中土壤微生物群落结构变化与环境变量的关系
3.7小结
4.基于分子生态学网络探究亚高山草甸退化对土壤微生物群落的影响
4.1土壤微生物群落分子生态网络模型的拓扑学属性
4.2不同退化程度亚高山草甸土壤微生物分子生态网络的模块和关键节点
4.3影响土壤微生物分子生态网络结构的环境因子
4.4讨论
4.4.1亚高山草甸退化显著改变了土壤微生物间的相互作用
4.4.2亚高山草甸退化降低了土壤微生物群落网络的稳定性
4.4.3不同退化程度亚高山草甸土壤微生物关键指示物种差异
4.4.4土壤理化性质影响亚高山草甸退化过程中土壤微生物网络互作关系
4.5小结
5.亚高山草甸退化过程中土壤微生物群落分类与功能多样性特征
5.1土壤宏基因组数据集的一般特征
5.2亚高山草甸退化过程中土壤微生物群落组成和丰度的变化
5.3亚高山草甸退化过程中土壤微生物潜在功能途径的变化
5.4亚高山草甸退化过程中土壤微生物分类和功能群落结构的变化
5.5环境变量对草旬退化过程中土壤微生物分类和功能群落结构的影响
5.6讨论
5.6.1土壤微生物群落的分类和功能多样性对亚高山草甸退化的响应
5.6.2土壤微生物功能类群和潜在功能途径对亚高山草地退化的响应
5.6.3植物群落β多样性与微生物群落分类和功能β多样性显著相关
5.6.4土壤特性决定了亚高山草甸退化过程中土壤微生物群落结构的变化
5.7小结
6.亚高山草甸退化过程中土壤养分流失的潜在微生物机制
6.1亚高山草地退化过程中微生物介导的碳循环过程的变化
6.2亚高山草甸退化过程中微生物介导的氮循环过程的变化
6.3环境变量对参与土壤碳氮循环功能微生物群落的影响
6.4基于结构方程模型解析亚高山草甸退化过程中不同因子交互作用
6.5讨论
6.5.1土壤微生物群落碳循环对亚高山草甸退化的响应
6.5.2土壤微生物群落氮循环对亚高山草甸退化的响应
6.5.3亚高山草地退化过程中土壤养分驱动土壤微生物群落碳氮循环
6.5.4植物参数与土壤养分决定了土壤微生物群落的结构和潜在功能
6.5.5亚高山草甸退化过程中土壤碳和氮流失的潜在生物学机制
6.6小结
7.结论与展望
7.1主要结论
7.2研究展望
参考文献
附录