秦岭火地塘林区主要森林类型微生物群落特征研究

发布时间：2020-08-14 18:00

【摘要】：本文以秦岭南坡火地塘林区五种主要森林类型土壤以及锐齿栎林和油松林下不同分解阶段倒木的微生物群落为研究对象,通过野外调查和室内分析,结合多元统计分析,探讨了不同森林类型土壤和倒木的微生物多样性、分布规律和群落特征以及微生物群落与土壤和倒木理化特征之间的关系,以便为秦岭林区微生物资源的保护和和森林经营措施的制定提供理论依据。主要研究结果如下:1.土壤微生物生物量碳和基础呼吸以青gD林土壤最高,而微生物生物量氮以锐齿栎林土壤最高。混交林和青gD林土壤有着较高的代谢商。青gD林有着最高的微生物生物量碳氮比,而最高的微生物生物量碳有机碳比和微生物生物量氮总氮比以锐齿栎林土壤最高。土壤蔗糖酶和磷酸酶活性最高为青gD林,而脲酶和过氧化氢酶活性最高为混交林土壤。土壤微生物因子与理化因子存在一定的相关性。基于土壤微生物因子和理化因子,青gD林和油松林土壤更为相似,而其它森林类型土壤更为独特。2.随着培养时间的延长,土壤微生物利用碳源量会逐渐增加,以华山松林土壤微生物群落代谢活性最高。碳源利用多样性以华山松林土壤微生物群落最高。三种针叶林土壤微生物群落对主要碳源有着更高的利用率,碳水化合物类是主要碳源,其次是氨基酸类和羧酸类碳源。碳源利用多样性与土壤理化特征有明显相关性。锐齿栎林和混交林土壤微生物群落在碳源利用特征上较为相似,两种松林针土壤微生物群落碳源利用特征相似,青gD林土壤微生物群落的碳源利用特征较为独特。总体看来,针叶林其土壤微生物群落功能多样性要高于阔叶林及针阔混交林。3.三种针叶林的土壤微生物PLFA总含量、细菌PLFA含量、真菌PLFA含量以及真菌细菌PLFA含量比均高于锐齿栎林和混交林。土壤微生物PLFA总含量、真菌PLFA含量和真菌细菌PLFA含量比受到多数土壤物理因子的强烈影响,而细菌PLFA含量仅与碳氮比呈强的负相关。华山松林和油松林土壤微生物群落的PLFA组成更为相似,而其它三种森林类型土壤微生物群落均较为独特。4.在两种门槛组合下,混交林有着较高的土壤真菌多样性,而锐齿栎林土壤真菌种类最多。大量相对丰度相似的TRF被针叶林土壤真菌群落所共享,而锐齿栎林和混交林的一些TRF的存在与否和相对丰度在很大程度上使它们区别于针叶林群落。三种针叶林土壤有着相似的真菌群落,而锐齿栎林和混交林的群落组成均较为独特。种间关系网络明显的模块化结构将泛化种、特化种和普通种区分开,只有少数真菌种之间呈现相斥的特征,泛化种大多能够共存,而特化种只在局部与其它丰度低的非特化普通种共存。土壤理化特征对土壤真菌群落组成有显著影响。针叶林土壤真菌群落有较高的相似性,锐齿栎林和混交林土壤均拥有独特的真菌群落。5.针叶林土壤砂粒比锐齿栎林和锐齿栎-油松混交林高,粘粒和粉粒含量则相反。8个化学因子在锐齿栎林土壤中均较低。青gD林和华山松林土壤理化特征较为相似,锐齿栎林和锐齿栎-油松混交林土壤特征更为相似,而油松林土壤在理化特征上较为独特。6.不同树种和分解阶段的倒木细菌多样性和种类组成明显不同。锐齿栎不同分解阶段倒木的细菌多样性依次为IVIIIIIIV,油松为IIIVIVIII。总体上看,各分解阶段倒木以锐齿栎的细菌多样性高于油松。锐齿栎和油松各分解阶段倒木样品中丰度最高的前三个细菌门分别是Firmicutes、Proteobacteria和Acidobacteria,前三个细菌纲分别是Bacilli、Alphaproteobacteria和Acidobacteria。Firmicutes门(Bacilli纲)细菌在锐齿栎倒木分解阶段I、III和V样品中占有最大的比例,在分解阶段II和IV样品中很低。在油松倒木分解过程中,Firmicutes门(Bacilli纲)的细菌丰度随着分解逐渐增加,在分解阶段III时最大,而后有减小。在门、纲和属的水平上,锐齿栎和油松不同分解阶段倒木的细菌群落均有着独特的结构。在纲的水平上,共存网络具有明显的模块化,各倒木的细菌群落组成倾向于非随机性,大部分细菌纲之间呈共存关系,而Bacilli纲与较多细菌纲呈强的相斥关系。在不同树种的倒木中,影响细菌群落和细菌类群分布的理化因子均有所不同,并无特定规律。7.不同树种和分解阶段的倒木其真菌多样性和种类组成也明显不同。锐齿栎不同分解阶段倒木真菌多样性依次为IIIVVIIII,油松为VIIIIIVII。总体上看,各分解阶段倒木以油松真菌多样性高于锐齿栎。各分解阶段倒木中丰度大于1%的真菌门只有Basidiomycota和Ascomycota,而丰度最高的前三个真菌纲分别是Agaricomycetes、Sordariomycetes和Eurotiomycetes。锐齿栎倒木中丰度最高的前三个真菌纲分别是Agaricomycetes、Eurotiomycetes和Dothideomycetes,油松则分别是Agaricomycetes、Sordariomycetes和Eurotiomycetes。Basidiomycota门虽多样性较低,但丰度高,随着锐齿栎和油松倒木的分解,真菌群落从Ascomycota门主导的群落向Basidiomycota门主导的群落演替。在门和纲的水平上,锐齿栎和油松倒木分解前期(I和II)的真菌群落较为相似,而分解中后期(III、IV和V)的群落较为相似,但是在属的水平上无明显趋势。共存网络具有明显的模块化,但在目的水平上,不同分解阶段倒木的真菌群落组成趋向于随机,大部分真菌目之间呈明显但有限的共存关系,少量真菌目之间为相斥关系。对倒木真菌群落和真菌类群分布影响最大的理化因子是倒木密度和含水量。8.锐齿栎林和油松林下不同分解阶段倒木在理化特征上明显不同。锐齿栎和油松倒木含水量均会随着分解而逐渐增加,倒木密度却逐渐减小。碳和钾含量随着分解从倒木中逐步损失,而氮、磷、钙和镁含量则随着分解而增加。锐齿栎各分解阶段倒木其密度以及钾、钙和镁含量要高于油松,而碳含量则相反,两树种倒木氮和磷含量随着分解有所变化。基于理化特征的异同,锐齿栎和油松分解阶段I倒木较为相似,锐齿栎和油松分解阶段II和III倒木较为相似,锐齿栎和油松分解阶段IV和V倒木相似。锐齿栎倒木以分解阶段I、II和III倒木相似,分解阶段IV和V倒木相似。油松倒木则以分解阶段I和II倒木相似,分解阶段III、IV和V倒木相似。
【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】：2015
【分类号】：S714.3;S718.8

【参考文献】