秦岭辛家山不同林分土壤微生物群落的季节动态

发布时间：2020-08-07 06:05

【摘要】：微生物是森林生态系统的重要组成部分,是地球生物化学循环的重要动力之一,参与碳、氮循环,并为植物生长提供有效的养分。然而,目前缺乏对秦岭山地土壤微生物群落季节性分布特征及影响因素的研究。因此,本研究采用高通量测序技术分析了秦岭辛家山林区3种林分(云杉林、红桦林和灌木林)土壤微生物(真菌和细菌)的多样性和群落结构组成的季节性变化,并采用相关分析和冗余分析(RDA)分析等统计学方法,分析土壤性质包括pH、土壤温度、土壤含水量和土壤有机碳、土壤活性有机碳(可溶性有机碳、微生物量碳和易氧化有机碳)含量、土壤酶活性(β-1,4-木糖苷酶、β-1,4-葡萄糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶)对土壤微生物(真菌和细菌)多样性和群落组成的影响,及它们之间的相互关系。主要结论如下:(1)在不同的季节,3种林分土壤有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量均表现为红桦林高于云杉林和灌木林。土壤有机碳、可溶性有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量均随土层深度的增加而减少。同时,土壤有机碳和活性有机碳含量表现出明显的季节性变化特征,其中土壤有机碳、易氧化有机碳和微生物量碳含量均在秋季达到最大值,冬季降到最低值,而可溶性有机碳含量在秋季最高,春季最低。相关分析表明,土壤中易氧化有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳含量均与土壤有机碳、土壤温度和土壤含水量显著相关。(2)土壤β-1,4-葡萄糖苷酶和β-1,4-木糖苷酶活性在四个季节均表现为红桦林高于云杉林和灌木林,而纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性在四个季节均为云杉林高于红桦林和灌木林。3种林分土壤β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶酶活性的垂直变化均表现0~1010~2020~4040~60 cm。土壤酶活性呈现出显著的季节性变化趋势,3种林分土壤酶活性均表现出夏、秋季节高于冬、春季节的特征。相关分析表明,3种林分β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性均与土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳和土壤温度显著正相关。(3)3种林分土壤细菌的Chao1和Shannon指数均在夏季最大,冬季最低。酸杆菌门(Acidobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)是土壤细菌的主导菌门。在养分含量较高的夏季,寡营养型的酸杆菌门(Acidobacteria)相对丰度大于养分相对较低的冬季,而拟杆菌门(Bacteroidetes)的相对丰度在夏季最低,冬季最高。相关分析表明,细菌多样性和群落组成与土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳、土壤温度和pH显著相关,同时也与β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶活性显著相关。(4)3种林分土壤真菌的Chao1和Shannon指数均在夏季最高,冬季最低。子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)是土壤真菌的主导菌门,担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度随着土层深度的增加而减少。子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度随着土层深度的增加而增加。在夏季,担子菌门(Basidiomycota)的相对丰度高于冬季,而子囊菌门(Ascomycota)的相对丰度则在冬季最高。相关性分析表明,真菌群落多样性与群落组成与土壤有机碳、易氧化有机碳、可溶性有机碳、微生物量碳和土壤温度显著相关,也与β-1,4-葡萄糖苷酶、β-1,4-木糖苷酶、纤维二糖水解酶和β-N-乙酰基氨基葡萄糖苷酶酶活性显著相关。由RDA分析可知土壤温度是导致真菌群落季节性变化的主导因素。上述结果表明,秦岭辛家山林区土壤微生物的季节性变化不仅受到土壤养分的影响,环境因素同样是影响其分布的重要因素,由此可见微生物群落的季节性变化是多种因素共同作用的结果。
【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】：S714.3
【图文】：

分布图,采样地点,分布图,棕壤

图 2-1 采样地点分布图Fig. 2-1 Distribution map of sampling sites注： Pa：云杉林；Ba：红桦林；Sh：灌木林；Note: Pa: Picea asperata Mast.; Ba: Betula albosinensis; Sh: shrub forest表 2-1 样地基本概况Table 2-1 Basic status of sampling plot林分Forest types样地Plot经度Longitude纬度Latitude海拔/mAltitude坡向Aspect土壤类型Soil type草本类型Herb type灌木类型Shrub typePaPa1 106°31′37.0" 34°16′49.0" 2183 南坡棕壤披针叶苔草、龙牙草、蛇莓、天门冬Pa2 106°31′35.0" 34°16′49.0" 2169 南坡棕壤Pa3 106°31′35.0" 34°16′49.0" 2171 南坡棕壤BaBa1 106°33′26.0" 34°14′51.0" 2226 南坡暗棕壤披针叶苔草、龙牙草、天门冬、茜草Ba2 106°33′23.0" 34°14′49.0" 2225 南坡暗棕壤Ba3 106°33′22.0" 34°14′48.0" 2240 南坡暗棕壤ShSh1 106°31′26.0" 34°16′42.0" 2168 南坡棕壤披针叶苔草、龙牙草、山酢酱草、天门冬秦岭蔷薇、喜阴悬钩子、栓翅卫矛、胡枝子、毛榛、粉花绣线菊、勾儿Sh2 106°31′28.0" 34°16′42.0" 2176 南坡棕壤

【参考文献】