山地生态系统中土壤微生物动态变化的驱动机制及与温室气体排放的关系

Mountain ecosystem is an important source of N2O and a sink of CH4. The temporal changes of microbial community compositions and diversity impact ecosystem functions and their responses to global changes. However, few studies on seasonal dynamics of microbial communities and its driving mechanisms are conducted mainly limited by research approaches. In this project, we will select typical ecosystems along a vertical temperature gradient ( broadleaf forest, dark coniferous forest, alpine meadow) in Gongga Mountain located in the east edge of Tibetan Plateau as our field sites. We will study temporal patterns of microbial community compositions and diversity in these ecosystems using pyrosequencing, bioinformatics and ecological statistical approaches, the mechanisms driving microbial temporal changes, and the relationships between seasonal dynamic changes and ecosystem functions, e.g. greenhouse gas flux. This research will reveal the mechanisms driving microbial assembly and dynamics, and predict the responses of microbial community to global climate changes. Meanwhile, we will validate the applicability of ecology theory established based on plants and animals to the microbial community, e.g., species-time relationship, time-decay.

山地生态系统是温室气体N2O的源和CH4的汇，而土壤微生物群落组成和多样性随时间（季节）的动态变化影响着生态系统的功能及其对全球变化的响应。然而，由于技术手段的限制，关于土壤微生物群落动态变化的研究很少。本项目以青藏高原东缘贡嘎山垂直带谱上（温度梯度）的典型生态系统（阔叶林、暗针叶林、高山草甸）为对象，利用高通量测序、生物信息等技术，系统研究山地生态系统中不同系统类型中土壤微生物组成和多样性的动态变化模式、关键驱动机制；阐明这些动态变化与温室气体通量的关系。本研究将揭示土壤微生物群落形成及其动态变化的驱动机制，预测土壤微生物群落结构及其生态功能对环境条件变化的响应，同时，检验一些基于动、植物群落发展起来的生态学规律在微生物群落中的适用性，如物种-时间关系,时间-衰减规律等。

山地生态系统是温室气体N2O的源和CH4的汇，而土壤微生物群落组成和多样性随时间（季节）的动态变化影响着生态系统的功能及其对全球变化的响应。然而，由于技术手段的限制，关于土壤微生物群落动态变化的研究很少。本项目以青藏高原东缘贡嘎山垂直带谱上（温度梯度）的4种典型生态系统（落叶阔叶林、常绿阔叶林、暗针叶林、高山草甸）、及海螺沟冰川退却形成的不同演替时间的土壤为对象，利用高通量测序、生物信息等技术，系统研究山地生态系统中不同系统类型和演替阶段中土壤微生物组成和多样性的动态变化模式、关键驱动机制，尤其是温度和植物碳输入对微生物动态变化的影响；阐明这些动态变化与温室气体通量的关系。我们发现细菌群落的多样性随海拔而出现阶段式的降低，在高海拔（2800-4100m）和低海拔（1800-2600m）有显著差异。这种海拔分布的特殊模式主要受到土壤pH和MAP的影响。细菌和真菌的共发生模式在相对高海拔和低海拔出现分异，并且受不同环境因子的影响。细菌共发生网络主要受土壤pH和群落本身影响较大；而真菌共发生网络主要受谱系多样性（phylogenetic diversity）的影响。最后，我们发现细菌群落的形成主要受到确定性因素，比如环境过滤等的影响，但高低海拔呈现出一定差异。在低海拔，空间因素影响较小，而在高海拔空间因素作用有所上升。