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黄土丘陵区是我国乃至全球水土流失和生态环境退化最为严重的地区之一,是生态建设的重点与难点区域。研究黄土丘陵区坡面生态系统的维持和调节功能将有助于改善该区域及周边地区气候条件和生态环境。植被和土壤是坡面生态系统的重要组成部分,蕴含着大量碳、氮、磷等营养元素,植被-土壤体系深刻影响着陆地生态系统生物地球化学过程,在全球元素平衡,特别是碳平衡中占据着重要地位,微生物在其中发挥着不可替代的作用。微生物是植物残体向土壤有机质转化过程的引擎,是调控植被与土壤碳氮等营养元素转化和积累的重要驱动力,研究植被-土壤体系的物质循环和能量流动过程中的微生物驱动机制具有重要的科学意义。本研究以黄土丘陵区延河流域西北端镰刀湾地区为研究区域,选取天然草地坡面为研究对象,采用高通量测序等技术,研究了不同坡位(坡上、坡中、坡下)植被与土壤中细菌与真菌群落组成结构以及代谢功能等特征,为探讨微生物群落在黄土丘陵区典型坡面生态系统中的地位与作用提供科学依据。主要研究结论如下:(1)坡面生态系统各层次(新鲜植物、立枯物、枯落物、表层土壤、下层土壤)门分类水平优势细菌为变形菌和放线菌,优势真菌为子囊菌,酸杆菌、芽单胞菌、绿弯菌和拟杆菌等细菌以及担子菌等真菌也在大部分层次中具有较高的相对丰度;随着分类水平的降低,各层次的微生物群落组成越来越丰富;坡面生态系统中还存在多种不属于细菌和真菌界但是能被高通量测序分析检测到的微生物,在新鲜植物等层次中具有较高的含量。(2)坡面生态系统中细菌和真菌的群落丰富度和多样性水平分布规律存在一定差异:细菌方面,枯落物与土壤具有相似的细菌群落丰富度和多样性水平,且明显优于新鲜植物;真菌方面,除了坡上新鲜植物真菌群落丰富度和多样性显著低于其它层次外,其它坡位叶际真菌与土壤真菌在群落丰富度和多样性水平上差异较小,坡下枯落物真菌群落丰富度和多样性水平甚至经常优于土壤。坡位间差异方面,细菌为坡上新鲜植物群落多样性水平明显低于其它坡位,而其它4个层次的坡位间差异较小;真菌群落不同层次则呈现出不尽相同的坡位分布规律。(3)细菌与真菌的生物群落结构特征分析结果也存在一定差异:细菌方面,PCA主成分分析、基于Unweighted UniFrac或Weighted UniFrac距离矩阵的UPGMA聚类分析这3种分析方法均表明各坡位两层土壤之间的细菌群落结构相似度较高,新鲜植物与枯落物和土壤之间的相似性较差;由坡上至坡下,立枯物与枯落物之间的细菌群落结构差异越来越大,而立枯物与新鲜植物之间的相似度逐渐超越与枯落物之间的细菌群落结构相似度。真菌方面在只考虑群落成员的存在与否导致的层次间差异的情况下,坡面生态系统的真菌群落结构较为稳定,各坡位均为土壤与叶际真菌之间群落结构差异较大,两层土壤之间和立枯物与枯落物之间相似度较高;在考虑各菌种相对丰度变化的情况下,则呈现为由坡上至坡下,新鲜植物与立枯物真菌群落结构越来越相似,立枯物和枯落物之间以及土壤内部真菌群落结构差异越来越大的趋势。(4)叶际和土壤中存在多种与陆地生态系统物质循环和能量流动密切相关的微生物代谢功能类群,包括相对丰度最高的氨基酸代谢和碳水化合物代谢功能类群(10%左右),其次为能量代谢功能类群(相对丰度5%以上),以及辅酶和维生素的代谢、核苷酸代谢、脂类代谢、外源生物降解与代谢等功能类群(相对丰度3-5%)等。坡上大多数微生物代谢功能类群相对丰度的层次分布规律存在明显差异,由坡上至坡下,每种功能类群在各层次的相对丰度趋于一致;新鲜植物中较多类群的相对丰度存在明显的坡位间差异,由新鲜植物到下层土壤,存在坡位间差异的功能类群数量逐渐减少。坡面生态系统中微生物群落的组成、结构和功能等特征随着坡位和层次所代表的环境因子的改变展现出一些比较明显的变化规律,其中细菌与真菌群落对环境变化的响应存在明显差异,叶际微生物与土壤微生物之间在群落组成、结构和功能在坡面生态系统中的分布特征也存在一定差异。