子午岭森林凋落叶对土壤微生物群落特征的影响研究

发布时间：2020-07-18 20:35

【摘要】：森林凋落物是土壤养分的基本载体和连接森林植物与土壤,特别是土壤微生物群落间的纽带,在凋落物中,凋落叶占有极大的比例,是土壤自肥作用中养分再生的主要源泉。土壤微生物是土壤诸成分中最具活力的部分,在森林生态系统物质循环和能量流动过程中起关键作用。森林凋落叶质量和数量的变化对土壤微生物群落的组成结构存在着显著影响。研究黄土高原天然次生林中不同树种凋落叶对土壤微生物群落结构特征的影响,有助于进一步认识森林植物群落与土壤微生物群落间的互作关系,是深入研究黄土高原森林次生演替机制的重要内容,对于科学地指导黄土高原地区的植被建设和管理具有重要的借鉴作用。本研究区域设置在陕西省旬邑县马栏林场,在该区不同森林群落内分别采集主要树种的地表凋落叶,同时采集林缘撂荒地土壤。在实验室内开展2种处理：1)以不同凋落叶浸提液分别处理撂荒地土壤；2)以不同凋落叶分别覆盖处理撂荒地土壤。采用微生物培养法(含MPN法)和变性梯度凝胶电泳(denaturing gradient gel electrophoresis, DGGE)技术,分别测定土壤微生物三大类群、主要生理群和遗传结构组成。通过数理统计和多元分析,研究凋落叶对土壤微生物群落特征的影响,主要成果如下： 1.不同凋落叶浸提液分别处理撂荒地土壤后,土壤微生物三大类群组成变化特征：1)在7种处理中,除S4(辽东栎-白桦)和S7(辽东栎-油松-白桦)表现为负效应外,其余处理均表现为正效应,其中S5(辽东栎-白桦)的微生物总数量、细菌数量和真菌数量均最高,处理效应最明显。2)在单一种类凋落叶处理中,S1(辽东栎)微生物总数量、细菌数量和真菌数量均最高,处理效应较明显。 2.不同凋落叶浸提液分别处理撂荒地土壤后,土壤微生物主要生理群组成变化特征：1)在7种处理中,固氮菌、氨化细菌和硝化细菌均表现为正变化效应,而纤维素分解菌均表现为负变化效应。对于固氮菌和硝化细菌,S3(白桦)数量均最高,处理效应均明显；对于氨化细菌,S4数量最高,处理效应最明显。2)在单一种类凋落叶处理中,S3的固氮菌和硝化细菌数量最高,处理效应较明显,而在氨化细菌数量上与S1和S2(油松)差别不明显。3)PCA结果进一步印证了不同种类凋落叶对土壤微生物生理群具有明显的处理效应,7种凋落叶处理均与对照差异明显。 3.不同凋落叶浸提液分别处理撂荒地土壤后,土壤细菌群落变化特征：1)多样性变化趋势为：S4S1S6=S8S3S5S2S7,其中S4、S1和S6表现为正效应,而S3、S5、S2和S7表现为负效应。2)基于DGGE图谱的系统聚类结果显示,7种凋落叶浸提液对土壤细菌组成结构的影响明显,且对于细菌群落结构组成的影响上,S7与其余6种处理效应明显不同。 4.不同凋落叶分别覆盖处理撂荒地土壤后,土壤细菌群落的时空变化特征：1)处理5个月后,8种土壤细菌多样性总体上均表现为增高变化趋势；其中凋落叶覆盖处理的7个土样在5个月的变化中波动性较大：就单一种类凋落叶处理而言,培养5个月后,多样性由大至小序列为S1S2S3,且前二者变化趋势相似；就不同种类凋落叶混合处理而言,培养5个月后,多样性由大至小序列为S7S5S6S4,且前三者变化趋势相似。2)基于DGGE图谱,各月份的系统聚类结果均显示,单一种类凋落叶处理(S1、S2和S3)与对照(S8)的相异性较大,三者对土壤细菌群落组成结构影响明显；培养至第5个月后,S1、S2和S3聚为一类,且S1与S2更为相似；在对细菌群落组成的影响上,S1、S2和S3与对照(S8)及混合处理(S4、S5、S6和S7)明显不同。3)基于DGGE图谱的PCA结果,每一种处理都显示出细菌群落具有不同的时间结构；S3、S4和S5细菌群落结构在第1-2个月改变较为明显,至第3-5个月趋向一致。S6和S7样品细菌群落结构在第1-3个月出现波动后,第4～5个月较为一致。S1和S2的细菌群落结构随时间变化波动较大。研究表明,不同种类凋落叶浸提液对土壤微生物的数量和组成有显著影响,并表现出一定的规律,一定程度上反映了树种间的演替关系；凋落叶组分对土壤细菌群落多样性的影响随着凋落叶种类组成的改变而变化,凋落叶组分相近的土壤处理,细菌群落组成相似,反映了凋落叶对土壤微生物的不同化感作用；凋落叶覆盖实验结果反应了时空条件变化对细菌群落结构具有明显影响,凋落叶成分和比例的不同,是微生物组成差异的主要原因,这种差异进而引起细菌群落结构发生变化。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：S714.3

【参考文献】