【摘 要】
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生态化学计量学是研究生态系统中多重化学元素比例关系及其随环境变化规律的学科,可揭示生态过程元素耦合关系及生态系统能量平衡。青藏高原作为我国重要的生态屏障,全球生物多样性保护的热点地区,其东缘分布高寒草甸、灌丛草甸及沼泽化草甸,是植物多样性和生产力最高的区域。科学评估高寒草甸植物、土壤和微生物的化学计量特征及相互作用,对判定该区域生态环境健康具有重要意义,进而可为高寒草地生态系统的管理提供一定的理论
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生态化学计量学是研究生态系统中多重化学元素比例关系及其随环境变化规律的学科,可揭示生态过程元素耦合关系及生态系统能量平衡。青藏高原作为我国重要的生态屏障,全球生物多样性保护的热点地区,其东缘分布高寒草甸、灌丛草甸及沼泽化草甸,是植物多样性和生产力最高的区域。科学评估高寒草甸植物、土壤和微生物的化学计量特征及相互作用,对判定该区域生态环境健康具有重要意义,进而可为高寒草地生态系统的管理提供一定的理论依据。目前,大多关于高寒草甸的研究仅从植物、土壤或微生物单一视角进行,很少有将植物、土壤和微生物生态化学计量相结合的研究。因此,本研究以青藏高原东缘地区高寒草甸、灌丛草甸和沼泽化草甸三种草地类型为研究对象,采用常规实验方法和高通量测序技术,测定其植物群落组成及养分元素、土壤理化性质、微生物生物量、胞外酶活性和微生物群落结构,基于生态化学计量学,分析高寒草甸、灌丛草甸和沼泽化草甸植物、土壤和微生物生态化学计量特征,以及微生物群落组成与多样性及其影响因素。主要结果如下:（1）植物叶片C/N值在沼泽化草甸中最高,叶片C/P值在灌丛草甸和沼泽化草甸高于高寒草甸,表明在灌丛草甸和沼泽化草甸下植物的养分利用效率更高;三种草地类型的叶片N/P值均小于14,表明三种情况下植物生长均受到N元素限制。（2）高寒草甸和灌丛草甸的土壤C/N值高于沼泽化草甸,而土壤C/P和N/P在沼泽化草甸最高,表明沼泽化草甸中土壤P的有效性最低,此类草地受P限制较大。微生物生物量碳氮磷均随土层的增加而下降,两层土壤的MBC/MBN均在沼泽化草甸达到最高,而0-20 cm土层的MBC/MBP和MBN/MBP在灌丛草甸最高,并且0-20 cm土层的MBC/MBP值为灌丛草甸＞沼泽化草甸＞高寒草甸,表明高寒草甸的土壤微生物在矿化土壤有机质的过程中具有较大释放P元素的潜力,进而使MBP起到对土壤有效磷库的补充作用。（3）两层土壤C/N与植物叶片C/N和MBC/MBN呈显著负相关;土壤C/P仅在0-20 cm与叶片C/P和MBC/MBP呈显著正相关;两层土壤的N/P均与植物叶片N/P呈显著负相关,却只在20-40 cm土层与MBN/MBP显著负相关。（4）土壤酶活性随土层的增加呈下降趋势;βG酶在高寒草甸最高,而N-循环酶和P-循环酶却在高寒草甸最低;高寒草甸的酶C/N和酶C/P均显著高于灌丛草甸和沼泽化草甸,而酶N/P则在沼泽化草甸较低,向量角度最大,表明沼泽化草甸受到较为严重的P限制。（5）细菌群落多样性,Chao1指数在三种草地类型间没有显著性差异;Shannon和Simpson指数均在沼泽化草甸最低;对于真菌群落多样性,0-20 cm土层的Chao1指数、Shannon和Simpson指数均在灌丛草甸最高,而20-40 cm土层的Chao1指数和Ace指数均在沼泽化草甸达到最低。NMDS分析表明,高寒草甸和灌丛草甸的土壤微生物群落结构具有较高相似性,而沼泽化草甸却不同于这两种草地类型,并且土层深度对微生物群落结构并没有显著的影响。（6）不同草地类型的细菌群落中放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）和变形菌门（Proteobacteria）占主导优势;真菌群落优势菌为担子菌门（Basidiomycota）和子囊菌门（Ascomycota）,但在不同草地类型中的相对丰度各有差异。Mantel分析表明:与植物群落特性相比,土壤性质对微生物群落结构的影响更大。结果表明,不同草地类型显著影响了植物、土壤和微生物的生态化学计量特征以及土壤微生物群落结构。植物、土壤和微生物生态化学计量间相互影响、相互制约。在高寒草甸草地类型中,土壤微生物群落结构和功能主要取决于土壤性质,而不是地上植物群落组成。
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