不同造林模式丛枝菌根真菌群落特征及其分解枯落物的研究

发布时间：2020-06-08 07:50

【摘要】：本论文以黄土高原刺槐(Robinia pseudoacacia)纯林、侧柏(Platycladus orientalis)纯林以及刺槐和侧柏混交林为研究对象,研究了长期种植刺槐纯林对丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落组成的影响及其影响因子,分析了刺槐与侧柏的混交效应对植株生长和养分状况、土壤理化性质以及AMF群落结构的影响,阐明了黄土高原造林区的优势AMF菌种—根内根生囊霉(Rhizophagus irregularis)对刺槐和侧柏枯落物的分解效应及其对刺槐生长的影响。主要研究结果如下:1.不同林龄刺槐纯林的生长状况及其影响因子在陕西省长武县王东沟流域的草地(0a)和11、23、35和46a的刺槐纯林,采集刺槐枝、根及其根际土,测定刺槐枝和根中养分含量、根中AMF侵染率、根际土中AMF的孢子密度、根际土土壤理化性质及其球囊霉素的含量。结果发现:随林龄的增加,AMF侵染率呈先增加后维持稳定的趋势,AMF孢子密度、土壤硝态氮和速效钾含量呈上升趋势,易提取球囊霉素含量、脱氢酶和碱性磷酸酶活性呈下降趋势,土壤过氧化氢酶活性、丛枝和菌丝侵染率呈先增加后减少的趋势;刺槐根和枝中养分状况与林龄显著相关,其中以根中钾、锌、铁、锰以及枝中氮、铜、锌、钾、铁、锰、钙、镁含量与林龄关系最为密切。总的来说,土壤理化性质、AMF和植株养分状况与刺槐生长均密切相关,但刺槐林龄与各因子间的相互关系是随林龄而变化的。其中,11和23a刺槐主要与枝中钾、锰、钙、镁、铁、锌含量和土壤碱性磷酸酶活性、脱氢酶活性、丛枝侵染率呈正相关;35a刺槐与枝中氮和铜含量、土壤速效钾含量、土壤过氧化氢酶活性、AMF侵染率和孢子密度呈正相关;46a刺槐与根中钾和铁含量、AMF孢子密度、土壤过氧化氢酶活性、土壤速效钾和硝态氮含量呈正相关。2.林龄对刺槐根际及根内AMF群落结构的影响对不同林龄刺槐纯林根际土和根中AMF群落组成的研究结果表明:刺槐根际土和根内AMF群落组成差异显著;林龄对刺槐根内AMF群落组成具有显著影响,而对根际土中AMF群落组成无显著影响;刺槐根内近明囊霉属(Claroideoglomus)的相对多度、Chao1指数和OTU丰度随刺槐林龄的增加而呈先降低后增加再降低的趋势,且均在刺槐林龄为35a时达最大值;球囊霉属(Glomus)的相对多度随刺槐林龄的增加而降低,而根生囊霉属(Rhizophagus)的相对多度与刺槐林龄无关;刺槐根内AMF群落结构的变化主要与速效钾和硝态氮在刺槐根际土中的累积效应有关。3.刺槐侧柏混交对植物生长及AMF特性的影响以10a刺槐纯林、刺槐侧柏混交林、侧柏纯林为研究对象,测定各造林类型下刺槐和侧柏的株高、胸径、枝和根中养分状况、根际土壤性质、根系AMF侵染状况,并对其根内和根际土中的AMF群落组成进行鉴定。结果表明:与刺槐纯林相比,混交林中的侧柏对刺槐的株高、胸径、枝和根中养分含量、根中菌根侵染状况以及根内AMF群落组成均无显著影响,但是对刺槐根际土中的AMF群落组成具有显著影响;与侧柏纯林相比,混交林中的刺槐不仅显著增加了侧柏的株高和胸径,还显著改变了侧柏枝中养分含量、根系AMF侵染状况及根内和根际土中的AMF群落组成。刺槐根际土中以及侧柏根内和根际土中AMF群落组成的变化主要与其根际土土壤理化性质(如土壤湿度、速效钾、硝态氮、锰、过氧化氢酶和碱性磷酸酶活性等)的变化有关。土壤水分和养分的改善一方面直接促进了侧柏的生长,另一方面改变了AMF群落组成和侧柏根内AMF共生结构的形成,尤其是抑制了AMF孢子和泡囊的形成,节约了大量的碳水化合物,从而间接地促进侧柏的生长。4.AMF对枯落物的分解作用通过设计多种孔径的分解盒研究了AMF在不同水分条件下对刺槐枯叶、侧柏枯叶及其混合叶的分解效应,揭示了AMF和枯叶分解效应与刺槐生长之间的相互关系。结果表明:AMF在水分胁迫条件下可显著增加刺槐叶片的光合速率,对刺槐生长具有一定的促进作用;AMF可促进枯叶分解,尤其是在水分胁迫条件下其促进作用更为显著;AMF对枯叶的分解效应与其组分有关,其中对刺槐和侧柏混合叶中含碳化合物的分解效果最好;枯叶降低了刺槐叶片的光合能力和刺槐根内AMF的侵染率。
【图文】：

技术路线图,对刺,营养循环,盆栽试验

本研究最后设计了盆栽试验探究刺槐和侧柏林地的优势AMF菌种—根内根生囊霉（Rhizophagus irregularis）对刺槐和侧柏枯落物的分解效应及其对刺槐生长的影响，以期揭示AMF促进森林营养循环的生态功能。具体的技术路线见图1-1。

分布图,概况,样点,分布图

2013年11月，采用时空互代法，选择坡向、坡位和管理方式相似的草地（0a）及不同林龄（11a、23a、35a和46a）的人工刺槐纯林样地（表2-1），每个样地设置5个20 m×20 m的样方。各采样点的具体分布信息详见图2-1。在每个草地样方中，采用“S”形布点法在0~20 cm土层分别采集5个土壤样品，，并将样品混合作为该样方的代表样品。在每个刺槐纯林样方中，随机选择5株刺槐，分别测定其株高和胸径并记录，然后用修枝剪在每棵刺槐的同一部位剪适量枝条，混合后记为该样方的枝样；每株刺槐周围去除枯枝落叶后，在0~20 cm土层范围内顺着主根慢慢刨出细根并收集，轻轻抖落附在根上的土壤，然后用刷子将附着在根表面的细土刷到无菌自封袋里作为根际土
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S714;S718.81

【参考文献】