氮是草地生态系统生产力的主要限制性养分,可通过改变土壤性质间接作用于微生物群落结构,特别是细菌群落。本研究在青藏高原东北部的海北高寒草甸开展野外氮添加试验,以尿素为氮源,设置了5个氮添加水平:N0(对照,无氮添加)、N_(50)(50 kg N·hm^(-2)·a^(-1))、N_(100)(100 kg N·hm^(-2)·a^(-1))、N_(150)(150 kg N·hm^(-2)·a^(-1))和N200(200 kg N·hm^(-2)·a^(-1))。在试验的第3年采集表层土壤样品,测定其理化性质、稳定同位素δ^(15)N和微生物生物量,计算微生物化学计量不平衡性,并通过16S rRNA高通量测序分析细菌群落特征(组成、多样性和群落构建)沿氮添加水平的变化。通过相关性分析、非度量多维尺度分析以及基于系统发育的二元零模型分析,探究土壤细菌群落变化的驱动机制和群落构建过程。结果表明:1)氮添加显著影响草甸土壤细菌的群落组成,但是土壤细菌α多样性没有显著变化;2)与对照相比,氮添加使土壤无机氮含量显著增加了85.7%,碳∶氮化学计量不平衡性降低了40.6%,且其与细菌群落组成和优势菌门(拟杆菌门)的相对丰度显著相关,表明细菌类群受土壤有效氮及其引起的化学计量不平衡的显著影响;3)所有处理中细菌群落构建的随机性过程(54.7%~56.8%)均占据优势地位,但是氮添加对细菌群落构建过程无明显影响。综上,土壤有效氮及其引起的化学计量不平衡是调控氮添加下细菌类群相对丰度的主要因素,本研究为预测未来环境变化背景下高寒草地土壤微生物群落的变化提供了科学依据。
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