落叶松与白桦林地土壤微生物边缘效应研究

发布时间：2020-10-18 14:32

　　 为了研究和提出土壤微生物边缘效应机理与机制,以哈尔滨试验林场内落叶松和白桦林地土壤为研究对象,采用稀释倒平板法测定可培养微生物数量,氯仿熏蒸法测定土壤生物量碳,土壤容重、孔隙度采用环刀法测定,采用半微量凯氏法测定土壤全氮,采用火焰光度法测定土壤全钾,采用氢氧化钠-钼锑抗比色法测定土壤全磷,土壤pH值采用水浸电位法测定,采用水合热发测定土壤全碳,采用传统的生化鉴定方法对白桦林地土壤三大类群微生物进行鉴定种属,分析微生物数量、生物量碳、多样性指数的垂直分布情况,以及微生物数量、生物量碳、多样性指数垂直分布与土壤理化特性垂直分布的关系,研究结果如下:⑴落叶松和白桦人工林地土壤微生物总数量、真菌、细菌、放线菌、生物量碳均随着土壤的加深而呈现指数型降低的趋势;多样性指数随着土层的加深而降低;白桦人工林地0~50cm范围分离出细菌45株,放线菌38株,真菌27株,随着土层的加深各种属微生物呈递减趋势,存在明显的垂直分布特征。⑵落叶松土壤微生物数量受到土壤全碳、全氮、全钾、孔隙度和容重的影响,土壤生物量碳受到土壤全碳、全氮、全钾、全磷、孔隙度的影响,多样性指数在6月和10月主要受到土壤容重、孔隙度和全碳的影响;白桦土壤微生物数量、生物量碳主要受到容重、孔隙度、全碳、全钾的影响,白桦林土壤微生物多样性指数主要受到土壤容重、孔隙度和全碳的影响。⑶落叶松和白桦两种人工林地土壤微生物数量、生物量碳和多样性指数碳随着深度的变化存在明显的垂直分布特征,随着土壤深度的增加呈降低的趋势,即存在较强的边缘效应,其生态交错带下限可以采用积分的方式求得,这种边缘效应受到土壤理化特性的影响,总的来看对边缘效应的影响起主要作用的是容重、孔隙度和全碳,全碳是构成微生物生命体的基本物质,在土壤全碳不成为限制因素时,土壤容重、孔隙度对土壤微生物边缘效应具有决定性的作用。根据落叶松和白桦人工林中微生物垂直分布数据,得到土壤微生物边缘效应的机理及机制,为林地的保护和生态恢复提供微生物学的参考数据。
【学位单位】：东北林业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：S714.3
【部分图文】：

壤和大气之间是否存在群落交错区而具有边缘效应呢？从土壤与大气似不存在群落交错区，一般认为，土壤与大气的接触面是一个自由界态系统来看，它具备三个层次：近地表大气层、植被层与土壤层。近组成和湿度方面存在明显的垂直分异，比如 CO2浓度越接近地表浓度量亦增加。土壤层是由固体部分、粒间孔隙和多种生物所组成的地球植物的疏松物质层。理结构上看，土壤由固、液、气三项物质组成，其存在的状态和容积学过程起着重要的作用。尤其是土壤的孔隙体系，它不仅是土粒相互物、水分存在的空间、生物栖息之地，而且由于土壤孔隙在垂直空间、气交错带，导致土壤理化性质、土壤生物在表层土壤与底层土壤间或者说，影响了土壤生物的结构和功能，因此，在土壤生态系统和大生态交错地带，并由此产生交错带的特殊功能。可以说，在土气生态交错地带，土壤微生物边缘效应显著，边缘效应的多样性和微生物量、土壤微生物活性，而边缘效应的产生决定于近子(图 1)。

态系统平衡的维护中起到了重要的作用[64]。土壤微生物边缘效应是指是微生物在土壤垂直方向上的分布特征，这可以用生物数量、生物量碳、多样性指数等生物指标来表述，以边缘效应的的视角研究微生物，对于微生物的生态群落结构、营养物质的代谢、生物质资源的利用与保护有重要的意义。3.1 土壤生物指标的垂直分布结果与分析3.1.1 落叶松土壤微生物数量垂直分布特征落叶松土壤微生物数量垂直分布图如 3-1 所示，6 月 15 日、8 月 15 日和 10 月 15 日土壤微生物总数变化范围分别是 0.70 × 106~ 15.46 106cfu/g 干土、1.55 × 106~ 39.09106cfu/g 干土和 0.55 × 106~ 10.59 106cfu/g 干土，其中，6 月 15 日、8 月 15 日和 10 月15 日细菌变化范围分别是 0.68 ×106~ 15.29 106cfu/g 干土、1.53 ×106~ 38.89 106cfu/g干土和 0.53 ×106~ 10.42 106cfu/g 干土，真菌变化范围分别是 0.46 104~ 5.87 104cfu/g干土、0.72 ×104~ 9.42 104cfu/g 干土和 0.38 ×104~ 3.49 104cfu/g 干土，放线菌变化范围分别是 1.76×104~16.52×104cfu/g 干土、1.08× 106~10.51× 106cfu/g 干土和 1.15×104~13.64×104cfu/g 干土。

图 3-2 落叶松土壤生物量碳垂直分布图6 月 15 日、8 月 15 日和 10 月 15 日土壤生物量碳层间差异显著性分析结果表明，0~10cm、10~20cm、20~30cm、70~80cm 范围内生物量碳在 6 月、8 月、10 月均达到显著性差异（p<0.05）；30~40cm、40~50cm、60~70cm 范围内 6 月和 8 月差异不显著（p<0.05），10 月和 6 月、8 月均到达显著性差异（p<0.05）；50~60cm 范围内生物量碳在 6 月、10 月均达到显著性差异（p<0.05），8 月和 6 月、10 月两月份均差异不显著（p<0.05）。3.1.3 落叶松土壤微生物生物多样性指数垂直变化特征通过分析计算得到落叶松林地土壤微生物群落多样性见表 3-2，6 月、8 月、10 月微生物丰富度指数变化范围分别是 1.21~1.48、1.14~1.40、1.24~1.51，随着土层的加深，丰富度指数逐渐降低，在 0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~40cm 土层范围内土壤微生物丰富度指数在 6 月 20 日、8 月 20 日、10 月 20 日均呈现差异显著（p<0.05），在 40~50cm、50~60cm、60~70cm、70~80cm 土层范围内丰富度指数 6 月 20 日与 10 月 20 日差异不显著（p<0.05），而 8 月 20 日与 6 月 20 日和 10 月 20 日差异显著（p<0.05）。6 月、8 月、10 月土壤微生物 Shannon-Weiner 多样性指数的变化范围分别为 0.81~2.11、0.35~0.91、0.91~1.47,6 月、8 月 Shannon-Weiner 多样性指数随着土层的加深微生物呈现先增加后降
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本文编号：2846424