不同年限覆盖雷竹林土壤性质变化过程及其对生物质空间布局的影响

发布时间：2018-07-15 13:28

【摘要】：雷竹(Phyllostachys praecox)作为是我国主要的经济竹种之一,具有重要的经济、社会和生态功能。近年来,随着竹笋经济价值的提高,其栽植面积不断扩大。科学合理的覆盖技术不仅可以提高竹林生产力,还能实现竹林的可持续发展。本研究样地位于浙江省杭州市余杭区径山镇。在处于低丘地貌,坡度较一致的竹林选取覆盖年限分别为0、3、6、9、12年的5种林分,对土壤化学性质进行测定,同时计算竹林生物量和出笋量,利用高通量测序技术对土壤微生物分布特征进行分析。从竹林土壤养分含量、竹林生长状况和微生物的角度分析比较不同覆盖年限竹林发展水平,旨在揭示覆盖对雷竹林生态系统的影响,为竹林的科学覆盖、已退化竹林的修复提供理论依据。本论文主要研究内容和结果如下:1)覆盖措施对土壤性质和主要养分含量产生了一定影响,主要表现为:在覆盖竹林中,表层土壤和深层土壤pH均呈降低的趋势。土壤酸化的现象在长期覆盖的竹林中尤为明显,且有加深的趋势。覆盖经营造成雷竹林土壤有机质及N、P等养分含量的增加,表层土壤有机质、全P、有效P含量的增加幅度分别为52.4%,71.6%,64.3%;全N含量的最大增值达95.6%。土壤有机质在覆盖3年后就出现显著增加,但在覆盖6年后增幅趋于平缓;土壤中N、P的含量则一直保持较高的增长幅度;底层土壤有机质、全N、全P、有效P等养分含量均低于表层土壤,其中有机质、全P和有效P含量显著上升,有效P含量增幅最大,全N含量在整个覆盖过程中未出现显著差异,增长较为缓慢。2)本次测序共获得598个OTU代表序列280548条,除未知序列和候选种外,所测序列分布在13个细菌门,38个细菌纲,40个细菌目,71个细菌科,123个细菌属中。覆盖初期,土壤中微生物多样性有所升高,覆盖6年时达到最大值,之后则呈下降趋势。变形菌门,酸杆菌门,放线菌门和放线菌门为丰度最高的细菌群落,占全部细菌群落的70%以上。在未经覆盖土壤中,优势纲为酸酐菌纲、放线菌纲和纤线杆菌纲;随着覆盖年限的增加,纤线杆菌纲的丰度显著降低,覆盖12年时土壤中的优势纲为α-变形菌纲、放线菌纲和酸酐菌纲。测序结果显示,在所有竹林土壤样本中,丰富度最高的三个属分别为Gp1,Gp2和Acidipila(平均相对丰度分别为11.55%,6.27%和3.28%)。经过一段时间覆盖后土壤微生物群落结构发生了一定变化,Gp1属于酸杆菌门,是一类嗜酸菌,覆盖年限后土壤酸化,理论上酸杆菌丰度应当升高,但本研究中则出现下降趋势。Gp1丰度由11.77%(CK)下降为3.95%(9a);Thermosporothrix在整个覆盖过程中相对丰度变化较大,覆盖9年后由6.60%(CK)下降为0.28%。3)各覆盖年限的雷竹各部位生物量的水平均为竹秆竹叶竹枝竹篼。竹杆,竹叶占整个竹林生物量的70%以上,为竹林的主要组成部分。在覆盖3年的竹林中,竹杆的生物量表现出明显的上升,竹叶和竹枝无明显变化,但覆盖3年后均出现不同程度的下降;竹篼的生物量无较大变化。4)覆盖后,竹鞭分布趋向于土壤表层,覆盖0年、3年、6年、9年竹林中0-20cm土层竹鞭占总重的百分比分别为36.74%、70.42%、73.52%和74.67%,覆盖12年竹林中,20cm土层下几乎没有竹鞭分布。5)未覆盖竹林出笋期较短,出笋量降低;覆盖3年、6年竹林出笋期基本相同,整个笋期持续约2个月,覆盖9年和12年竹林整个出笋期最长,持续两个半月。覆盖3年竹林出笋量显著高于未覆盖竹林和其他覆盖年限的竹林;6)竹林生物量主要由竹叶,竹枝的生物量水平决定,其中竹枝的积累水平对竹株的生物量影响较大。竹鞭根的生长状况对竹杆的生物量影响较大,竹杆是竹株有机物合成后积累的主要部位,其生物量的增加表明竹林根系生长状况良好,竹林具有较高的生产力。竹林出笋量与竹杆及地下竹鞭根生物量积累有显著相关性,地下根鞭生物量的下降会降低笋芽数量,降低出笋量,而竹杆生物量的积累量在一定程度上反应了表明整个竹林有机物积累水平,当竹杆生物量降低时,表明竹林有机物储存量较低,无法保证竹林出笋期有机物的供应,对竹笋的生长产生影响。7)竹林土壤中氮素及有效磷的含量对竹林地上生物量有较大影响,与竹株、竹枝的生物量呈显著负相关,与竹叶的生物量呈极显著负相关,表明土壤中氮素和磷素的过量积累是导致竹叶和竹枝生物量下降最主要的因素。竹林出笋量及地下鞭根生物量与土壤养分无显著相关性,竹林出笋量及地下鞭根生物量受竹林地上部位的生长发育状况影响较大。
[Abstract]:The results are as follows : 1 ) The soil organic matter , total N , total P and effective P content of bamboo forest are obviously increased , and the contents of soil organic matter , total N , total P and effective P content in the soil are all lower than that of the surface soil . The results showed that the highest abundance in soil samples were Gp1 , Gp2 and Acidipila ( 11.55 % , 6.27 % and 3.28 % , respectively ) . The biomass of bamboo shoots increased from 11.77 % ( CK ) to 3.95 % ( 9a ) . The biomass of bamboo shoots increased from 11.77 % ( CK ) to 3.95 % ( 9a ) . The content of N and P in the soil of bamboo forest has a significant negative correlation with the biomass of bamboo shoot and bamboo shoot , which indicates that the excessive accumulation of nitrogen and phosphorus in the soil is the main factor leading to the decline of the biomass of bamboo leaves and bamboo shoots .
【学位授予单位】：中国林业科学研究院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S795;S714

【参考文献】