酸雨区不同配比凋落物分解过程中微生物多样性分析

发布时间：2020-07-17 23:58

【摘要】：本研究选择我国南方典型酸雨区福建省邵武市4、15和32年生杉木人工林作为试验地,在野外酸雨条件下于不同林龄杉木人工林内设置杉木-火力楠不同配比凋落物处理分解试验,开展不同配比凋落物处理下土壤(0-5 cm)养分及微生物多样性分析研究。经为期360 d的分解,发现不同凋落物配比处理对土壤相关指标产生如下影响:(1)不同凋落物处理对土壤pH值的影响在不同林龄中表现不同,混合处理凋落物对土壤pH的影响主要集中在凋落物分解后期,杉-火1:1在幼龄林(4年生)与成熟林(32年生)中有利于土壤pH的提高。在三种林龄的杉木人工林中,不同凋落物处理下土壤全碳含量的变化差异主要集中在分解后期,中龄林(15年生)出现快速增长,而其他两个林龄则出现下降趋势。幼龄林与成熟林中杉-火1:1处理的土壤全碳含量相对高于其他处理,而在中龄林则是杉-火2:1高。三种林龄中不同凋落物处理下土壤全氮含量均在凋落物分解后期出现显著提升,中龄林提高最多,在三种林龄中杉-火2:1处理的土壤全氮最高。幼龄林与中龄林中混合凋落物处理的土壤速效磷与速效钾的含量均高于杉木单一处理,在成熟林中杉-火1:2速效钾则高于其他两种混合处理,在整个分解周期内土壤的速效磷和速效钾均呈波动下降的趋势。在三种林龄中,中龄林不同凋落物处理下土壤交换性钙镁的含量高于其他两个种林龄,此外杉-火混合处理下土壤中交换性钙镁的含量均高于杉木单一处理,但三种混合处理间的差异不显著。(2)幼龄与中龄杉木人工林中不同凋落物处理下土壤微生物量碳含量最高的处理分别是杉-火2:1、杉-火1:1,成熟林中各处理间差异不明显。幼龄林与中龄林中土壤微生物量氮最高的处理均是杉-火1:1,成熟林各处理间差异不明显。幼龄林和中龄林中土壤温度与水分含量对土壤微生物量碳氮的影响显著。自然条件下,各林龄杉木人工林中不同凋落物处理的土壤微生物量碳氮含量与土壤pH呈显著相关,土壤微生物量碳氮含量在凋落物整个分解周期内呈波状变化,微生物量碳含量的峰值出现在处理后60和240 d,微生物量氮含量的峰值出现在处理后120和240 d。(3)不同凋落物处理下各林龄杉木人工林中土壤微生物代谢总体活性随林龄递增。不同凋落物处理下土壤微生物功能多样性的丰富度(Shannon)、优势度(Simpson)指数差异小,杉-火1:2处理(P=0.001)对土壤微生物的均一度(McIntosh)影响是极显著的。三种林龄不同凋落物处理下土壤微生物以碳水化合物、聚合物以及氨基酸作为主要的碳源利用类型,杉木-火力楠2:1、纯杉木处理下的三种林龄杉木人工林土壤微生物对碳源的利用均聚为一类,杉木-火力楠1:2、杉木-火力楠1:1与纯火力楠处理只在成熟林和过熟林中聚为一类。(4)对4年生和32年生中的初始空白处理和分解180 d以及360 d三种凋落物处理下(纯杉木、纯火力楠、杉-火1:1)的土壤进行细菌多样性分析,发现在幼龄和成熟林中三种凋落物处理均能够提高土壤细菌的物种多样性。在幼龄林中纯火力楠、杉-火1:1处理的土壤细菌物种丰富度的提升幅度显著高于纯杉木处理,在成熟林中杉-火1:1处理物种丰富度的提升幅度显著低于纯杉木、纯火力楠处理。在门水平上,两种林龄杉木人工林中三种凋落物处理下土壤中酸杆菌门、变形菌门细菌居于较高优势位,它们的相对丰度随时间变化而有所差异。在属水平上,幼龄林中杉-火1:1处理的优势菌属Candidatus Koribacter、Rhodoplanes的相对丰度在初始时差异显著,并随着分解的进行两个菌属丰度趋于一致。成熟林中不同凋落物处理的土壤细菌优势菌属类别由初始的Rhodospirillaceae、Syntrophobacteraceae变为Candidatus Koribacter、Rhodoplanes,杉-火 1:1 处理分解 360 d 的这两个优势菌属的相对丰度较高且趋于一致。7种环境因子对全部环境因子(12种)的贡献率分别为土壤温度(68.1%)、速效磷(11%)、土壤pH(4.5%)、土壤微生物量碳(2.9%)、交换性钙(3%)、林分温度(3.9%)、交换性镁(1.2%),其中土壤微生物量碳主要解释Gemmatimonadetes、Acidobacteria、Verrucomicrobia、Crenarchaeota、Elusimicrobia 的多样性信息;其他6种可以解释门水平上Actinobacteria、Chloroflexi、Nitrospirae、Firmicutes、Bacteroidetes、Synergistetes 的多样性信息。
【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：S714

【参考文献】