三江源不同草地类型植被及土壤微生物多样性与土壤因子特征的研究

doi:10.11686/cyxb2024223

草业学报 ›› 2025, Vol. 34 ›› Issue (4): 16-26.DOI: 10.11686/cyxb2024223

三江源不同草地类型植被及土壤微生物多样性与土壤因子特征的研究

王守兴¹^,²(), 周华坤³, 欧立鹏¹^,², 李成先¹^,², 王雁鹤¹^,², 宁晓春¹^,², 谷强¹^,², 魏代军¹^,², 杨明新¹^,²^,⁴()

^1.中国地质调查局西宁自然资源综合调查中心，青海西宁 810000
^2.黄河源水资源与生态系统过程野外科学观测研究站，青海玛多813500
^3.中国科学院西北高原生物研究所，青海省寒区恢复生态学重点实验室，青海西宁 810008
^4.自然资源要素耦合过程与效应重点实验室，北京 100055

收稿日期:2024-06-11 修回日期:2024-08-22 出版日期:2025-04-20 发布日期:2025-02-19
通讯作者: 杨明新
作者简介:Corresponding author. E-mail： YMxin@bjfu.edu.cn
王守兴（1991-），男，青海西宁人，本科。E-mail： wangshx717@163.com
基金资助:
中国地质调查局项目(DD20220959);中国地质调查局自然资源综合调查指挥中心科技创新基金(KC20220018)

Vegetation and soil microbial diversity and their relationships with soil factors in different grassland types of the three river headwaters region

Shou-xing WANG¹^,²(), Hua-kun ZHOU³, Li-peng OU¹^,², Cheng-xian LI¹^,², Yan-he WANG¹^,², Xiao-chun NING¹^,², Qiang GU¹^,², Dai-jun WEI¹^,², Ming-xin YANG¹^,²^,⁴()

^1.Xining Center of Natural Resources Comprehensive Survey，China Geological Survey，Xining 810000，China
^2.Field Scientific Observatory of Water Resources and Ecosystem Processes of the Yellow River Source，Maduo 813500，China
^3.Key Laboratory of Restoration Ecology for Cold Regions Laboratory in Qinghai，Northwest of Plateau Biology，Chinese Academy of Sciences，Xining 810008，China
^4.Key Laboratory of Coupling Processes and Effects of Natural Resource Elements，Beijing 100055，China

Received:2024-06-11 Revised:2024-08-22 Online:2025-04-20 Published:2025-02-19
Contact: Ming-xin YANG

摘要/Abstract

摘要：

草地生物多样性是保持草地生态系统功能和稳定性的基础，了解不同草地类型植被和土壤微生物多样性及其影响因素，有助于制定科学的保护和修复策略。以三江源不同草地类型为研究对象，通过野外植被群落调查和扩增子测序相结合，探讨了不同草地类型的植被和土壤微生物多样性特征，并分析了其与土壤环境因子的关系。结果表明，三江源地区的高寒草甸、高寒草原和温性草原在植被群落特征、土壤微生物多样性特征以及土壤理化性质方面存在显著差异。高寒草甸具有较高的植被覆盖度和生物量（P<0.05），而温性草原则具有最大的植被高度（P<0.05）。在土壤真菌方面，高寒草甸Faith’s-pd指数显著大于温性草原和高寒草原（P<0.05），而Simpson和Shannon-Wiener指数显著小于温性草原和高寒草原（P<0.05）；在土壤细菌方面，高寒草原的Chao1指数和Faith’s-pd指数显著小于温性草原和高寒草甸（P<0.05），而Simpson和Shannon-Wiener指数差异不显著（P>0.05）。土壤环境因子对不同草地类型的植被和土壤微生物群落具有显著影响，其中土壤pH、有机碳（SOC）含量和全氮（N）含量是主要影响因子。研究结果为三江源地区不同草地类型的生物多样性保护和生态修复提供了理论依据。

关键词: 三江源, 植被特征, 土壤微生物, 物种多样性, 高通量测序

Abstract:

Grassland biodiversity is the basis for maintaining the function and stability of grassland ecosystems. Understanding the diversity of vegetation and soil microorganisms in different grassland types and their influencing factors can help to formulate scientific conservation and restoration strategies. In this study， we investigated the characteristics of vegetation and soil microbial diversity of different grassland types and analyzed their relationships with soil environmental factors by combining field vegetation community surveys and amplicon sequencing， for different grassland types in the Three-River Headwaters Region. It was found that alpine meadows， alpine steppe and temperate steppe in the Three-River Headwaters Region had significant differences in vegetation community characteristics， soil microbial diversity characteristics and soil physicochemical properties. Alpine meadows had higher vegetation cover and biomass （P<0.05）， while temperate steppe had the greatest vegetation height （P<0.05）. For soil fungi， the Faith’s-pd index was significantly greater in alpine meadows than in temperate steppe and alpine steppe （P<0.05）， whereas the Simpson and Shannon-Wiener indices were significantly lower than in temperate steppe and alpine steppe （P<0.05）； and for soil bacteria， the Chao1 and Faith’s-pd indices were significantly lower in alpine steppe than in temperate steppe and alpine meadows （P<0.05）， while the differences between Simpson and Shannon-Wiener indices were not significant （P>0.05）. Soil environmental factors had significant effects on vegetation and soil microbial communities in the different grassland types， among which pH， soil organic carbon content and soil total nitrogen content were one of the main factors of influence. The results of this study provide a theoretical basis for biodiversity conservation and ecological restoration of different types of grasslands in the Three-River Headwaters Region.

Key words: the three river headwaters region, vegetation characteristics, soil microorganism, species diversity, high-throughput sequencing

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图/表 6

图1 研究区位置及样地分布基于自然资源部标准地图服务网站GS（2019）1822号标准地图制作，底图无修改。Based on the standard map service website of the Ministry of Natural Resources drawing number： GS （2019）1822， the base drawing has not been modified.

Fig.1 Location and distribution of study area plots

表1 不同草地类型植被群落特征和多样性特征

Table 1 Vegetation characteristics and diversity characteristics of different types of grassland

特征指标Characteristic index	高寒草原Alpine steppe	温性草原Temperate steppe	高寒草甸Alpine meadow
盖度Coverage （%）	69.61±8.82b	58.56±14.70c	91.13±6.76a
高度Height （cm）	3.49±0.75c	19.99±7.24a	8.31±4.62b
生物量Biomass （g·m^-2）	98.66±17.65c	197.51±63.61b	251.41±101.40a
Simpson指数Simpson index	0.87±0.02b	0.74±0.10c	0.93±0.02a
Shannon-Wiener指数 Shannon-Wiener index	2.15±0.16b	1.57±0.42c	2.89±0.27a
Pielou 指数Pielou index	0.95±0.02a	0.89±0.04b	0.95±0.02a
优势种Dominant species	紫花针茅S. purpurea、早熟禾P. annua、青藏薹草Carex moorcroftii	芨芨草N. splendens、西北针茅S. sareptana	高山嵩草C. parvula、藏嵩草C. tibetikobresia、高原毛茛Ranunculus tanguticus

图2 不同草地类型土壤微生物群落多样性指数AS：高寒草原Alpine steppe； TS：温性草原Temperate steppe； AM：高寒草甸Alpine meadow； A：真菌Fungi； B：细菌Bacteria；下同The same below. 不同小写字母表示差异显著（P<0.05） The different small letters mean the significant differences at P<0.05.

Fig.2 Diversity indices of soil microbial communities in different grassland types

图 3 不同草地类型土壤微生物群落组成

Fig.3 Composition of soil microbial community in different grassland types

表2 不同草地类型土壤理化性质

Table 2 Analysis of physical and chemical properties of different types of grassland soils

理化指标 Physicochemical indicators	高寒草原 Alpine steppe	温性草原 Temperate steppe	高寒草甸 Alpine meadow
pH	8.53±0.13a	8.56±0.17a	6.22±0.27b
SOC （g·kg^-1）	15.82±4.14b	8.27±5.80c	40.86±16.95a
N （g·kg^-1）	1.97±0.45b	1.52±0.64c	5.02±0.65a
P （g·kg^-1）	1.88±0.30a	1.70±0.33a	1.68±0.30a
K （g·kg^-1）	16.34±1.12c	18.42±1.67b	19.48±0.55a

图4 土壤微生物群落与土壤理化因子间的RDA分析

Fig.4 RDA analysis between soil microbial community and soil physicochemical factors

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三江源不同草地类型植被及土壤微生物多样性与土壤因子特征的研究

Vegetation and soil microbial diversity and their relationships with soil factors in different grassland types of the three river headwaters region

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图/表 6

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