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高寒草地是陆地生态系统的重要组分,还是维持全国生态安全的关键屏障。由于长期不合理利用,使得该区域面临严重的生态问题。针对草地退化的现状和问题,已在高寒草地的退化特征和退化机理方面做了大量的研究,但这些研究仅从“土壤-微生物”或“土壤-植被”等视角进行研究,缺乏将“植被-土壤-微生物”结合起来作为一个整体,深入挖掘内在互作规律来研究草地退化的机理。因此,本研究以祁连山高寒退化草地为研究对象,以空间尺度代替时间尺度的方法,分析草地退化过程中(未退化草地、轻度退化草地、中度退化草地和重度退化草地)植被、土壤特性和土壤微生物群落结构变化规律,采用主成分分析、相关性分析、冗余分析和构建结构方程模型等经典统计学方法,揭示祁连山高寒草地退化过程中“植被-土壤-微生物”之间的互作关系,为祁连山高寒草地生态系统的恢复和管理保护提供理论依据和实践指导。主要研究结果如下:(1)祁连山高寒草地中优势物种以莎草(Cyperus rotundus)、珠芽蓼(Polygonum viviparum)、赖草(Leymus secalinus)为主;在草地退化过程中,植被高度、地上生物量、盖度呈现出降低趋势;植物功能群以杂类草为主,莎草科次之,禾本科最少,莎草科和禾本科呈现出降低趋势,杂类草呈现出升高趋势;(2)高寒草地退化过程中,土壤pH和电导率呈升高趋势,SOC、TP、TN、AP、NO3--N、NH4+-N和AN含量呈现出降低趋势;(3)高寒草地退化过程中,土壤酶活性(过氧化氢酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶)和土壤微生物量(MBC、MBN、MBP)含量均呈现出降低趋势;(4)祁连山不同退化草地土壤C/N为17.1663.20,高于我国陆地土壤平均值1012;土壤C/P为78.13181.19,高于高山草地C/P平均值24.45;土壤N/P为3.868.31;MBC/MBN为1.487.61,MBC/MBP为4.0220.54,MBN/MBP为1.633.34;(5)祁连山高寒退化草地中占主导优势的细菌群落为变形菌门(Proteobacteria),放线菌门(Actinobacteria),酸杆菌门(Acidobacteria),芽单胞菌门(Gemmatimonadetes),绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes);占主导优势的真菌群落为Streptophyta,子囊菌门(Ascomycota),担子菌门(Basidiomycota),球囊菌门(Glomeromycota),unclassifieddEukaryota和Chordata;占主导优势的古菌群落为广古菌门(Euryarchaeota),奇古菌门(Thaumarchaeota),深古菌门(CandidatusBathyarchaeota)和泉古菌门(Crenarchaeota);不同退化高寒草地的优势土壤细菌菌属分别为Pyrinomonas属,unclassifiedcBetaproteobacteria,unclassifiedpAcidobacteria,土壤红杆菌属(Solirubrobacter),unclassifieddBacteria,unclassifiedpCandidatusRokubacteria,慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)和芽单胞菌属(Gemmatimonas);占主要优势的真菌菌属分别为丛枝菌根真菌属(Rhizophagus),Pantholops属,棘阿米巴属(Acanthamoeba),Beta和Exaiptasia;古菌优势菌属为亚硝化球菌属(Nitrososphaera),CandidatusNitrosocosmicus,unclassifieddArchaea,甲烷八叠球菌属(Methanosarcina),unclassifiedoThermoplasmatales和unclassifiedpCandidatusBathyarchaeota,但在不同退化草地土壤中细菌群落的相对丰度各异;PCoA和NMDS分析发现,祁连山高寒退化草地退化过程中,土壤微生物群落在不同退化程度草地中差异较大;多组比较分析表明,祁连山退化草地中有显著性差异的菌群主要为硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、CandidatusTectomicrobia和奇古菌门(Thaumarchaeota);LefSe分析表明,在祁连山不同退化草地中,土壤微生物群落差异显著,总体呈现出细菌>真菌>古菌;(6)高寒草地退化过程中,植被变化显著影响了土壤理化性质(土壤pH、EC、TP、TN、NO3--N和AN含量)、土壤生物学特性(土壤蔗糖酶、纤维素酶、MBC、MBN、MBP)和生态化学计量比(MBC/MBN、MBC/MBP和MBN/MBP)的变化;土壤细菌群落分布的主要影响因子为SOC、AP、TP、TN、土壤过氧化氢酶、蔗糖酶和脲酶;碱性磷酸酶、MBC、MBN、MBP、C/N、C/P、N/P、MBC/MBN和MBN/MBP;土壤真菌群落分布的主要影响因子为土壤pH、EC、AP、NH4+-N、AN、土壤脲酶、碱性磷酸酶、植被均匀度指数、香农维纳指数和频度;土壤古菌群落分布的主要影响因子为土壤pH、AP、NH4+-N、EC、NO3--N、AN、土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和C/P;结构方程模型结果表明,在祁连山高寒草地退化过程中,土壤微生物群落结构变化主要受土壤特性和植被特性的影响,植被和土壤理化特性均对土壤微生物群落结构变化具有正影响,分别累计影响0.58和0.76,且土壤特性对土壤微生物的影响最大。此外,土壤微生物群落的变化反向影响植被和土壤特性。综上研究结果表明,在祁连山高寒草地退化过程中,植物、土壤和土壤微生物之间相互作用,相互影响。草地退化直接影响了地表植物的分布,随之对土壤特性和土壤微生物造成影响,反之土壤微生物的改变又引起了土壤特性的改变,影响了草地植被特征变化。