沙柳沙障沙埋部障体降解过程及真菌群落作用机制

来源 :内蒙古农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bluebirdmengmeng
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沙柳沙障是我国西北地区主要的防沙治沙措施之一,在防风固沙、改良水土、促进植被恢复等方面均有较好的效果。然而,随着铺设年限的增加沙柳沙障发生不同程度的倒伏破损现象,从根本上影响其防风固沙效益的发挥。本文针对沙柳沙障沙埋部障体降解过程中的腐朽程度,采用高通量测序技术,生物材料结构和性能表征手段,结合化学计量分析等方法,明晰降解过程中障体结构和性能的变化规律,确定其与周际土壤环境间的主要影响因子,结合真菌群落的物种组成及多样性特征探讨沙柳沙障真菌群落分布格局的微环境作用,在此基础上对沙柳沙障真菌群落的生态功能进行预测。主要结论如下:(1)随铺设年限的增加,沙柳沙障沙埋部障体由外向内逐层腐朽,导管及薄壁细胞等组织均发生破碎和变形,导致细胞组织溃缩瓦解。铺设5a后,沙柳沙障的质量损失率、基本密度、含水率和体积干缩率等物理参数均有45%以下的损失,以抗弯强度为主的力学性质则有63%左右的损失;铺设年限达到7a时,抗弯强度降幅为77%,其中5a、7a是衡量沙柳沙障降解过程中的重要时间拐点;不同坡位处降解程度由大至小表现为坡下>坡中>坡上;沙柳沙障水分流失、化学成分的损失、化学基团的变化及内部解剖构造的变化导致其结构和性能的改变,力学强度因此受到影响,性能发生严重退化。(2)沙柳沙障在降解过程中结构和性能的改变引起了周际土壤水分和土壤p H降低,障体降解程度越严重,障体含水率越高,其周际土壤含水率越低;降解过程中沙柳沙障周际土壤的水分和养分变化特征对沙丘坡位均有不同程度的响应,坡位间差异较小;沙柳沙障周际土壤养分含量的变化与障体真菌群落的组成和多样性有关。(3)不同铺设年限沙埋部沙柳沙障共注释到真菌6门21纲54目110科177属438个OTUs的物种信息,子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)为真菌群落优势门,子囊菌门的物种丰度大于担子菌门;真菌物种数量和群落多样性的分布规律与障体物理力学性能的变化显著相关,其分布受到沙障障体微环境中众多因子的综合影响,木质素、基本密度和体积干缩率是影响沙柳沙障沙埋部真菌群落分布的主要因子。(4)不同坡位处沙柳沙障沙埋部真菌物种数量(OTUs)与群落丰富度的变化规律一致,由大到小均表现为:坡下>坡中>坡上;随铺设年限的增加,沙埋部沙柳沙障真菌群落多样性Shannon指数与真菌群落数量整体呈增加的趋势;不同坡位处障体真菌优势菌群均为子囊菌门与担子菌门;铺设1a的沙柳沙障不同坡位处真菌群落主要驱动因子分别为障体体积干缩率和土壤p H,铺设3a的沙柳沙障不同坡位处真菌群落主要驱动因子分别为土壤p H和障体基本密度,铺设5a的沙柳沙障不同坡位处真菌群落主要驱动因子分别为障体木质素、纤维素和抗弯强度。(5)不同铺设年限的沙埋部沙柳沙障真菌群落包括病理营养型、腐生营养型和共生营养型三大类营养模式。病理-腐生型、病理-腐生-共生型、腐生-共生型、病理-共生型四种混合营养模式,其中共包括12个单一生态功能群和33个混合生态功能群;沙丘坡位的改变对沙柳沙障沙埋部真菌群落的生态功能存在一定影响;不同铺设年限沙柳沙障真菌生态功能差异性较大,坡位变化对沙柳沙障真菌群落生态功能影响较小。
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