喀斯特植被恢复不同阶段土壤微生物组成及氮磷土壤酶对生境响应

发布时间：2020-06-19 08:01

【摘要】：本研究采用高通量技术对土壤微生物进行测序,以乔木林阶段、灌木林阶段、灌草过渡阶段、草本群落阶段四个植被恢复阶段下石面、石沟、石缝三种小生境内0—10cm的表层土壤为研究对象,结合野外实验与控制实验,分析了不同植被阶段下小生境土壤的理化性质之间的差异;通过高通量技术对不同植被恢复阶段小生境土壤微生物种类鉴定及其微生物与土壤养分、土壤酶活性之间的相关研究,揭示喀斯特植被恢复过程中不同阶段真菌、细菌组成,并阐明N/P功能微生物活性对不同恢复阶段及其小生境的响应规律,对理解退化喀斯特植被恢复过程中微生物的作用,具有重要意义。本研究得出主要结论如下:1.喀斯特高原植被下土壤真菌主要有4门为子囊菌门Ascomycota、担子菌门Basidiomycota、接合菌门Zygomycota和未分类真菌Others/Unclassified fungi组成。细菌主要由12门细菌组成,分别为变形菌门Proteobacteria、放线菌门Actinobacteria、酸杆菌门Acidobacteria、绿弯菌门Chloroflexi、硝化螺旋菌门Nitrospitae、疣微杆菌门Verrucomicrobia、浮霉菌门Planctomycetes、厚壁菌门Firmicutes、拟杆菌门Bacteroidetes、Tectomicrobia门、芽单孢菌门Gemmatimonadetes和未分类细菌Others。真菌和细菌组成在植被恢复不同阶段间的差异大于同一阶段不同小生境之间的差异。真菌组成在乔木林和灌木林阶段相似,由未分类真菌、Geminibasidium、被孢霉属Mortierella、蜡壳耳属Sebacina、青霉属Penicillium、子囊菌门未定属等组成,木霉属Trichoderma、青霉属、小蔓毛壳科Herpotrichiellaceae、革菌科Thelephoraceae未分类真菌为该类型的关键优势真菌;灌草过渡阶段由蜡壳耳属、Geminibasidium、被孢霉属组成,关键优势属为蜡壳耳属、Geminibasidium、煤炱目Capnodiales、格孢菌目Pleosporales未定属;草本群落阶段由未分类真菌、镰刀菌属、子囊菌门未定属、被孢霉属、Archaeorhizomyces等属组成,优势属为镰刀菌属、Archeaorhizomyces、支顶孢属Acremonium、肉座菌科Hypocreale、子囊菌门未定属;乔林、灌木林阶段细菌组成相似主要由酸杆菌门Acidobacteria未定属、硝化螺菌属Nitrospira、黄色杆菌科Xanthobacteraceae未定属、Gaiellales目未定属、H16等组成,其中硝化螺旋菌属为关键类群。灌草、草本群落阶段细菌组成聚为一类,除上述共有优势类群外也存在土壤红杆菌Solirubrobacter、红螺菌科Rhodospirillaceae未定属等,其中Gaiellales目未定属起关键作用。植被恢复过程中对真菌、细菌组成影响较大的是海拔、坡位等地形因子;植被高度、枯落物、植被总盖度、草本层多样性、均匀度等生物因子及土壤全磷、全氮、土壤pH值,且在植被恢复早期阶段主要受非生物环境因子影响,植被恢复越成熟,真菌群落受生物环境因子影响较大,影响较复杂。2.研究区与氮磷相关的微生物,真菌主要有蜡壳耳属、革菌属Tomentella、外瓶霉属Exophiala、支顶孢属、黑团孢属Periconia等菌根真菌和木霉属、镰刀菌属、青霉属、裸节菌属Talaromyces等真菌。细菌主要有硝化螺菌属、慢生根瘤菌Bradyrhizobiu、中生根瘤菌Mesorhizobium、红螺菌科、芽孢杆菌属Bacillus、脱硫弧菌属Desulforibrio、嗜盐单胞菌属Halomonas、寡氧单胞菌Stenotrophomonas、固氮菌属Azotobacter等。3.土壤脲酶活性随着植被恢复程度增大而逐渐减小,呈灌草过渡阶段(0.585)草本阶段(0.545)灌木林阶段(0.378)乔木阶段(0.239);土壤蛋白酶活性呈乔林阶段(0.341)草本群落阶段(0.297)灌木林阶段(0.283)灌草过渡阶段(0.260)。土壤碱性磷酸酶活性呈灌木林阶段(21.172)乔林阶段(19.172)草本群落阶段(16.323)灌草过渡阶段(12.956)。土壤脲酶活性与真菌Geminibasidium、柱孢属Cylindrocarpon、土赤壳属IIyonectria、支孢瓶霉属Cladophialophora、树粉孢属Oidiodendron、青霉属、曲霉属Aspergillus、扁孔腔菌属Lophiostoma、木霉属呈显著负相关,与瓶霉属Phialophora、黑团孢属等呈显著的正相关;细菌组成中芽孢杆菌属、土壤红杆菌属、Steroidobacter、红色杆菌属Rubrobacter、亚硝化单胞菌科Nitrosomonadaceae未定属、硝氨醇单胞菌属Sphingomonas呈显著正相关。土壤蛋白酶与真菌组成中蜡壳耳属呈显著的负相关,与柱孢属呈显著的正相关;与细菌组成中芽孢杆菌属、土微菌属Pedomicrobium呈显著负相关。土壤碱性磷酸酶与真菌支孢瓶霉属、木霉属呈现显著的正相关;与Gaiellales未定属、亚硝化单胞菌科未定属、小月菌属Microlunatus呈显著负相关。与细菌黄色杆菌科未定属、分支杆菌Mycobacterium、慢生根瘤菌呈极显著的正相关,与H16呈现显著的正相关。影响土壤酶活性的主要环境因子为土壤有机质、土壤全磷、土壤全氮、土壤容重、土壤含水率。4.控制试验下主要的优势菌群由变形菌门变为放线菌门,土壤脲酶与小单胞菌属Micromonospora和微球菌科Micrococcaceae未定属呈显著正相关,蛋白酶无显著相关。土壤碱性磷酸酶与芽生球菌属Blastococcus、土壤红杆菌呈显著正相关。主要影响环境因子仅为全碳含量。结果与野外实验不同。土壤酶活性可能不是受单一的菌群影响。土壤微生物、土壤酶可能同时受到多种因素共同作用的影响。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S154
【图文】：

技术路线图,贵州省,植被,全年气候

图 1 技术路线图Fig.1 Technology road map区概况域综合概述究地区为贵州省安顺市镇宁布依族苗族自治县大山镇新发村，位于贵州省西长江水系分水岭之间（东经 105°35’~106°1’，北纬 25°25’~26°11’）。海拔 356貌分布广占全县面积 60%以上，属北亚热带季风湿润气候，全年气候温和平均气温 16.2℃，年平均日照时数为 1142 小时，年平均降水量 1277mm。露率为 10%~60%，研究区于 1958 年至 1960 年森林被采伐后，植被逐渐恢干扰，研究区内呈现草本群落阶段、灌草过渡阶段、灌木林阶段和乔林阶段表破碎，植被下发育有典型的石面、石沟、石缝等小生境。区域内成土母岩土壤以石灰土为主，土壤 pH 介于 6.9~7.9 之间。被特征

样地,沿阶草,贵州大学,硕士学位论文

贵州大学 2019 届硕士学位论文cylindrica）、地果（Ficus tikoua）、沿阶草（Ophiopogon bodinieri）、荩草（Arthraxon hispidus）、丝叶苔草（Carex capilliformis Franch.）、江南卷柏（Selaginella moellendorffii）、蕨（Pteridiumaquilinum）等，植被高度约为 0.37m，植被盖度约为 85%。

【参考文献】