毛竹入侵阔叶林对土壤氮素矿化的影响及其微生物学机制

发布时间：2020-11-01 20:26

　　 入侵植物与土壤微生物之间的相互作用关系深刻影响着入侵植物的适应性和竞争力,在其成功入侵的过程中发挥着重要的作用。本论文以毛竹入侵阔叶林为切入点,利用室内培养法测定土壤氮素转化速率,并结合T-RFLP和定量PCR的方法研究了毛竹入侵阔叶林过程中其土壤细菌、真菌群落结构变化,进而利用定量PCR对细菌、真菌以及氮素矿化相关功能基因进行了丰度分析,以期探究细菌、真菌群落及其功能类群在毛竹入侵过程中如何影响氮素矿化作用。此外,本论文通过测定添加细菌、真菌抑制剂,以及自养硝化抑制剂后土壤净氮转化的变化动态,分析了细菌和真菌对净氮矿化和净硝化作用的相对贡献。最后,本论文也关注了毛竹入侵对土壤净氮转化影响的季节特征,并期望阐明其中的微生物机理。研究表明:1)武夷山毛竹入侵使土壤净氮矿化速率显著增强,毛竹林土壤无机氮供应较阔叶林更为丰富。室内培养条件下,短期内(7 d)毛竹林净硝化作用较强,但长期培养条件(28 d)下阔叶林土壤净硝化能力更强;天目山毛竹入侵阔叶林对土壤氮素矿化的影响存在季节性差异,夏季毛竹林土壤净氮矿化速率最高,而春季阔叶林土壤净氮矿化速率最低;土壤有机质含量、碳氮比以及无机氮含量在不同季节存在显著差异,这种差异与微生物种类和丰度发生改变紧密相关。2)细菌群落结构较真菌群落结构对毛竹入侵响应更为敏感,且在春季土壤中尤为明显。3)结合功能基因丰度分析,武夷山毛竹入侵导致土壤细菌、矿化基因apr丰度显著下降,而氨氧化细菌AOB和木质素降解基因lcc丰度显著上升。真菌与细菌丰度比、氨氧化细菌AOB丰度与净硝化速率均呈显著正相关(P0.05),而木质素降解基因lcc与土壤有机质含量、净氮矿化作用呈显著正相关关系,表明入侵后真菌尤其是木质素降解基因lcc对铵态氮的生成发挥了积极作用;天目山春季毛竹林土壤中纤维素降解基因cbh I和木质素降解基因lcc的显著升高对土壤的净氮矿化和净硝化作用有积极影响,而秋季土壤中各环境因子对基因丰度变异影响不显著。4)细菌与真菌在土壤净氮转化中均起到了重要作用,对入侵后形成的三个不同林分土壤添加抑制剂后发现,阔叶林土壤中真菌对净氮矿化的贡献大于细菌,而毛竹林中则是细菌贡献大于真菌。5)在毛竹入侵阔叶林形成的三种典型植被下土壤中,自养硝化都是硝化作用的主要形式。随着入侵后土壤酸性的减弱,土壤真菌对硝化作用的贡献也同时增加。
【学位单位】：浙江农林大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：S714
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
1 文献综述
    1.1 外来植物入侵的土壤生态机制研究进展
        1.1.1 植物入侵对土壤养分水平的影响
        1.1.2 植物入侵对土壤氮素矿化的影响
        1.1.3 植物入侵对土壤微生物群落和功能的影响
    1.2 毛竹入侵对土壤微生物与养分动态的影响
2 立题依据与研究内容
    2.1 立题依据
    2.2 研究内容
    2.3 技术路线
3 武夷山毛竹入侵对土壤氮素矿化的影响及其微生物学机制
    3.1 研究地区与材料方法
        3.1.1 研究区概况
        3.1.2 样品采集与处理
        3.1.3 主要分析方法
    3.2 结果分析
        3.2.1 武夷山土壤理化性质
        3.2.2 土壤净硝化与氮矿化作用
        3.2.3 土壤细菌、真菌群落特征
        3.2.4 土壤细菌、真菌群落结构与环境因子、氮素转化速率的相关分析
        3.2.5 土壤细菌、真菌与氮素矿化相关功能基因丰度变化
    3.3 讨论
    3.4 结论与展望
4 天目山毛竹入侵对土壤氮素矿化的影响及其微生物学机制
    4.1 研究地区与材料方法
        4.1.1 研究区概况
        4.1.2 样品采集与处理
        4.1.3 主要分析方法
    4.2 结果分析
        4.2.1 天目山土壤理化性质
        4.2.2 土壤净硝化与氮矿化作用
        4.2.3 土壤细菌、真菌群落特征
        4.2.4 土壤细菌、真菌与氮素矿化相关功能基因丰度变化
    4.3 讨论
    4.4 结论与展望
5 结论与展望
参考文献
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致谢

【参考文献】

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本文编号：2866050