草地土壤微生物多样性对全球变化有哪些响应.docx

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1、草地土壤微生物多样性对全球变化有哪些响应—对全球CO2浓度升高的响应【引言】CO2浓度升高是全球变化的一个重要因素。大气CO2浓度升高能显著改变陆地生态系统的碳循环和养分循环，而在陆地生态系统中草地分布广泛，且大部分位于生态脆弱带上，因此对气候和环境变化的响应十分敏感。同时，微生物作为土壤物质循环和生化过程的主要参与者和调节者能敏锐地感受到土壤生态系统发生的微小变化并作出响应。【正文】CO2浓度的升高主要从以下3方面对草地土壤微生物的多样性产生影响。1.CO2浓度升高使土壤有机质更难分解，因此，一方面

2、，微生物会通过增加酶的分泌，例如多酚氧化酶和过氧化酶，来降解这些相对更难分解的土壤有机质；另一方面，微生物可能会因为受到环境中可摄取有机质来源的胁迫而改变群落结构及其多样性。一般认为，微生物群落中真菌是土壤难分解有机质的主要降解者。因此，CO2浓度增加将会导致微生物群落真菌优势度的提高。Carney等人的研究表明，大气CO2浓度增加提高了土壤多酚氧化酶含量和真菌/细菌比值，且土壤多酚氧化酶含量与真菌的丰度呈正相关。2.CO2浓度升高使地表植被发生改变，使草地植被的地上和地下生物量及根系分泌物增加，这有

3、利于细菌，特别是革兰氏阴性细菌的生长。Drigo等人利用RNA稳定同位素探针等分子技术手段进行研究表明，在生物界和大气碳氮循环中起重要调节作用的丛枝菌根真菌对大气CO2浓度增加的响应与根际真菌和细菌群落的变化密切相关，CO2浓度增加使土壤中能利用根系分泌物的微生物种群迅速增加。CO2浓度升高还可能通过植物间接改变土壤的理化环境，对在碳氮循环中起重要作用的功能菌群产生影响。如在相对湿润的草地中，CO2浓度升高会促进植物生物量及根际沉积物与分泌物的增加，微生物则需要消耗更多的氧气来分解这些有机质，形成缺氧

4、环境。与此同时，有机质增加提供了更多的自由电子，这些都有利于促进进行反硝化作用的反硝化细菌的增加，而不利于氨氧化细菌及氨氧化古菌的生长。此外，CO2浓度升高能改变植物种群的丰富度，进一步对土壤微生物产生间接影响。其主要机制可能是高CO2浓度有利于高纤维低氮植物的生长而不利于低纤维高氮植物的生长，导致土壤中凋落物的C/N比升高。而高的C/N比有利于真菌生长，低的C/N比有利于细菌生长。3.Oppermann等人研究了土壤CO2浓度较大幅度升高对土壤微生物的直接影响。研究发现，土壤高CO2浓度使土壤古菌和

5、细菌数量大量减少，而在对照土壤中不多见的产甲烷古菌、地杆菌及硫酸盐还原细菌则显著增加。因此，在长期的高浓度CO2条件下，土壤微生物群落可能向厌氧和嗜酸的群落组成方向进行转变。