长白山阔叶红松林土壤微生物和有机质空间分布特征研究

发布时间：2020-07-02 19:46

【摘要】：土壤微生物是土壤生物化学循环的主要驱动者,积极参与生态系统内部的物质循环和能量流动,在土壤生物地化循环过程调控和生态系统功能维持方面起到了关键作用。加强森林生态系统土壤微生物小尺度空间异质性及其影响机制的研究,将为更好的评价土壤微生物在调控森林生态系统生物地球化学过程和维持生态系统功能方面的生态效应提供理论依据,同时对于推动森林生态系统可持续发展和加强对其管理和功能调控也具有重要的科学意义。本文以北方中温带亚湿润区长白山森林生态系统定位站一平坦的样地为研究区域,选择代表性的针阔混交林,布设样方40×50 m,并分0-10 cm和10-20 cm两层取样。一方面运用地统计方法,分析不同土层土壤有机质组分的空间分布,并通过磷脂脂肪酸分析(PLFA)和Biolog微孔板法来分析土壤微生物群落结构和功能多样性的空间分布;另一方面运用多元统计分析,通过研究土壤有机质—土壤微生物的分布规律来探索微生物群落结构和功能多样性对土壤有机质质量的响应机制。结果表明:(1)长白山阔叶红松林土壤有机碳(SOC)和总氮(TN)显著相关,除了 0-10 cm溶解性有机氮(DON)与10-20 cm颗粒态有机碳和颗粒态有机氮(POC和PON)外,其余活性有机质与总有机质之间显著正相关。(2)土壤有机质组分在0-10 cm存在着不同空间异质性特征:TN、微生物量碳(MBC)、微生物量氮(MBN)和DON强烈空间自相关,SOC和溶解性有机碳(DOC)中等空间自相关,POC和PON不存在空间自相关性。随着土壤深度的增加,所有土壤有机质组分的空间自相关性增强,都呈现强空间自相关。(3)长白山阔叶红松林土壤微生物是以细菌为主体的群落结构,细菌生物量在0-10 cm和10-20 cm分别占总PLFA的74.38%和73.17%。表层土壤微生物量普遍高于下层,但是真菌/细菌和G+/G-在表层都低于下层。(4)土壤微生物群落具有不同的空间异质性特征。总磷脂脂肪酸量、细菌、放线菌和革兰氏阳性菌表现出高度的空间自相关。革兰氏阴性菌在0-1Ocm呈现中等程度空间自相关,其中结构因素引起的变异占总空间变异的74.1%。(5)土壤微生物都对羧酸类碳源的代谢活性最高,其次是氨基酸类和糖类,对胺类和聚合物类的代谢活性较低,且土壤微生物代谢活性在0-10 cm普遍高于10-20 cm。(6)土壤微生物代谢活性呈现中等程度空间自相关,结构因素引起的变异在0-10cm和10-20 cm分别占58.5%和62.6%;土壤微生物代谢多样性呈现强烈的空间自相关性,结构因素引起的变异在0-10 cm和10-20 cm分别为85.4%和100%。(7)土壤中的微生物代谢变化受活性有机质库中C和N的影响:DOC、POC和MBC在0-10 cm分别解释了其16%,10%和6%的变异,DOC、MBC和POC共同解释了微生物代谢22%的变异。土壤微生物受土壤有机质组分影响较小:在0-10 cm,土壤微生物群落结构不受其影响,在10-20 cm,MBC显著影响土壤微生物群落结构,可以解释其17%的变异。
【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S714
【图文】：

采样点位

离为０．４９邋ｍ，最大距离为４４邋ｍ。逡逑２．２．２样品采集逡逑图２．１是本实验取样的点的分布图，分别在图２．１所示的取样点上用内径为１０邋ｃｍ逡逑的±钻取样，取样的同时记录每个取样点的相对坐标位置。取样时要先轻轻去除表逡逑层的枯枝落叶层，然后再分别采集０－１０邋ｃｍ和１０－２０邋ｃｍ两层的止样。取样后，将采集逡逑的±柱装入塑料袋放入冰盒冷藏（４’Ｃ）运输到试验室。到达室内后，尽快将肉眼可逡逑见的根去除，过２邋ｍｍ筛后王壤样品分为Ｈ份：一份－２０’Ｃ储存，用于±壤微生物Ｂｉｏｌｏｇ、逡逑ＰＬＦＡ和溶解性有机质的测定，一份４’Ｃ储存用于±壤微生物量的提取，最后一部份风逡逑干保存进行±壤有机质和颗粒态有机质的测试。逡逑６逡逑

有机质组分,变异函数模型

图３．２邋１０－２０邋ｃｍ上壤有机质组分的理论变异西数模型逡逑Ｆｉｇ．３．２邋Ｖａｒｉｏｇｒａｍ邋ｍｏｄｅｌｓ邋ｆｏｒ邋ｓｏｉｌ邋ｏｒｇａｎｉｃ邋ｍａｔｔｅｒ邋ｆｒａｃｔｉｏｎｓ邋ｉｎ邋１０－２０邋ｃｍ邋ｌａｙｅｒ逡逑表层活性有机质组分ＭＢＣ、ＭＢＮ和ＤＯＮ的最优理论模型都为球状模型，ＤＯＣ逡逑最优理论模型为指数模型，而ＰＯＮ和ＰＯＣ则为纯块金模型（线性模型）（表３．２，图３．１）。逡逑下层ＭＢＮ、ＤＯＣ和ＰＯＣ最优理论模型为指数模型；ＤＯＮ和ＰＯＮ的最优理论模型为逡逑高斯模型；ＭＢＣ则为球状模型（表３．２，图３２）。结构方差比显示，表层ＭＢＣ、ＭＢＮ逡逑和ＤＯＮ呈现强烈的空间自相关性，其变程分别为４．２７，３．７４和３．７４ｍ，其结构方差比逡逑为８８．２％，邋９２．５％和９７．４％。ＤＯＣ在变程８．。１１１内具有中等程度的空间自相关，由随逡逑机因素引起的变异占总空间异质性的５０％。ＰＯＣ和ＰＯＮ则呈纯块金模型（线性模型），逡逑不存在空间自相关性，主要受到随机因素的影响。随着深度的增加，王壤活性有机逡逑质组份都表现出强列的空间相关性。这表明在下层止壤中，±壤活性有机质组分的逡逑１４逡逑

【参考文献】