氮素添加对樟树和湿地松两种林分土壤微生物群落多样性的影响

发布时间：2020-10-30 08:49

　　 氮素被认为是陆地生态系统初级生产力的限制性养分元素,因此人类大量使用氮肥来增加土壤可利用性氮素的水平,促进植物的生长。但是氮素的过量使用也对森林生态系统的结构和功能产生了重要影响。因此了解氮素添加对森林土壤微生物的影响对于森林生态系统可持续发展具有重要的理论和实践意义。本论文选用湖南省森林植物园作为试验区,以樟树和湿地松人工林为研究对象,设置3种氮素添加处理(对照：O g·m-2y-1、低氮：5g·m-2y-1、高氮：15g·m-2y-1),采用BIOLOG AN、FF、GenⅢ和YT4种微生物平板研究手段,分析不同氮添加处理对樟树和湿地松人工林土壤微生物代谢活性(AWCD值)、群落功能多样性和不同碳源利用程度的影响。主要研究结果如下： 1.氮素添加对土壤微生物代谢活性(AWCD值)的影响 樟树人工林样地,短期(1个月)高浓度氮素添加处理促进厌氧细菌和好氧细菌群落代谢活性,而氮素添加1年后,不同氮添加处理均抑制土壤细菌群落代谢活性；实验研究1年前后,不同氮添加处理均对樟树林红壤真菌代谢活性产生抑制效应；而对土壤酵母菌群落的活性,除氮素添加中期(7个月)不同氮添加处理AWCD值高于对照处理外,初期和后期(1个月和13个月)均表现为氮素添加处理抑制土壤酵母菌代谢活性。 湿地松人工林样地,不同氮添加处理短期内(1个月)均抑制土壤厌氧菌及真菌的活性而促进湿地松土壤革兰氏好氧细菌的代谢活性,且氮素添加浓度越高,AWCD值越高；高氮处理土壤样品酵母菌活性代谢明显高于对照(N0)处理,而低氮(N1)处理略低于对照(N0)处理。不同氮添加处理中期(7个月)随着氮素添加浓度的升高,厌氧菌代谢活性增强,达到一定浓度后,微生物代谢活性减弱,但均高于对照,而真菌高氮(N2)处理明显低于对照(No)处理,这表明土壤厌氧菌和真菌的代谢活性在过量氮沉降的作用下会逐渐降低；随着氮素添加的进行,好氧细菌和酵母菌平均活性逐渐下降,表明其代谢活性减弱。不同氮添加处理后期(1年)土壤微生物除真菌代谢活性在高氮(N2)处理时稍低于对照(N0)处理外,不同氮素处理均促进厌氧细菌、好氧细菌和酵母菌的代谢活性,且氮素添加浓度越高,代谢活性越大。 对比两种林分氮素添加前后土壤微生物群落代谢活性,可以看出,氮素添加1年后不同氮素添加处理均抑制樟树林土壤微生物群落代谢活性,且氮素浓度越高,土壤微生物代谢活性越低,而湿地松林土壤微生物代谢活性随氮素添加浓度的升高而增强,由此可知,氮素添加对不同森林类型的土壤微生物代谢影响不同。 2.氮素添加对土壤微生物多样性的影响 在樟树人工林样地,不同氮添加处理可以提高土壤微生物群落的丰富度和功能多样性,而群落内常见物种的优势度和微生物物种的均匀度表现不一致；同样在湿地松人工林样地,不同氮添加处理可以提高土壤微生物群落的丰富度,而对微生物群落的物种优势度和均匀度在短期内的影响效应不一致,氮添加1年后达到稳定值,总体来看,均是在不同氮添加处理下,增加湿地松土壤微生物多样性。 3.氮素添加对土壤微生物不同类型碳源利用能力的影响 不同氮素添加处理下,造成樟树和湿地松人工林土壤厌氧细菌群落活性和碳源相对利用率的不同的原因可能是氮素添加改变了厌氧细菌和革兰氏好氧细菌对某些偏好碳源的利用发生了差异,尤其是对糖类碳源的利用产生变化；土壤真菌比较偏好、利用率较高的碳源类型为糖类、羧酸类和氨基酸类,而不同氮素添加处理对不同种类碳源利用效率上存在差异,导致土壤真菌群落代谢功能产生变化；两种林分在不同氮添加处理下,土壤样品酵母菌群落比较偏好利用糖类和聚合类碳源,对氨基酸类和羧酸类碳源的利用相对偏低,而不同氮素添加处理是造成这种现象的主要原因。 主成分结果表明,两种林分不同的氮素添加处理土壤微生物的碳源利用能力出现显著差异。糖类、羧酸类和氨基酸类物质尤其是糖类物质是该试验点土壤微生物主要利用的碳源,但不同的氮素添加处理土壤微生物所利用的碳源物质各不相同,可作为区分各处理对微生物影响的依据。因此,长期施用这类氮肥会使微生物可以利用的碳源趋于稳定,促进偏好氨基酸类、糖类和羧酸类物质为碳源的微生物群落的发育。
【学位单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2013
【中图分类】：S714
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 研究背景
    1.1 氮沉降的形成
    1.2 氮沉降的来源
    1.3 氮沉降的现状
        1.3.1 国外氮沉降的现状
        1.3.2 国内氮沉降的现状
    1.4 人工模拟氮沉降对森林生态系统的影响
        1.4.1 对森林植物的影响
        1.4.2 对森林土壤的影响
        1.4.3 对土壤微生物的影响
    1.5 实验方法
        1.5.1 传统微生物平板培养法
        1.5.2 生物化学方法
        1.5.3 分子生物学方法
2 目的及意义
3 材料与方法
    3.1 研究区概况
    3.2 实验设计
    3.3 土壤样品采集
    3.4 测定方法
    3.5 统计分析
4 结果与分析
    4.1 樟树微平板AWCD值的变化
        4.1.1 樟树BIOLOG平板1个月土壤微生物AWCD值的变化
        4.1.2 樟树BIOLOG平板7个月土壤微生物AWCD值的变化
        4.1.3 樟树BIOLOG平板13个月土壤微生物AWCD值的变化
    4.2 湿地松微平板AWCD值的变化
        4.2.1 湿地松BIOLOG平板1个月土壤微生物AWCD值的变化
        4.2.2 湿地松BIOLOG平板7个月土壤微生物AWCD值的变化
        4.2.3 湿地松BIOLOG平板13个月土壤微生物AWCD值的变化
    4.3 土壤微生物群落碳代谢功能多样性的变化
        4.3.1 1个月樟树林土壤微生物群落碳代谢功能多样性的变化
        4.3.2 1个月湿地松林土壤微生物群落碳代谢功能多样性的变化
        4.3.3 7个月樟树林土壤微生物群落碳代谢功能多样性的变化
        4.3.4 7个月湿地松林土壤微生物群落碳代谢功能多样性的变化
        4.3.5 13个月樟树林土壤微生物群落碳代谢功能多样性的变化
        4.3.6 13个月湿地松林土壤微生物群落碳代谢功能多样性的变化
    4.4 四类微生物平板碳源分类
    4.5 两种林分不同氮素添加土壤微生物碳源利用率分析
        4.5.1 土壤微生物BIOLOG AN平板碳源利用率
        4.5.2 土壤微生物BIOLOG FF平板碳源利用率
        4.5.3 土壤微生物BIOLOG GenⅢ平板碳源利用率
        4.5.4 土壤微生物BIOLOG YT平板碳源利用率
    4.6 不同氮素添加各类平板碳源主成分分析
        4.6.1 BIOLOG AN平板碳源利用的主成分分析
        4.6.2 BIOLOG FF平板碳源利用的主成分分析
        4.6.3 BIOLOG GenⅢ平板碳源利用的主成分分析
        4.6.4 BIOLOG YT平板碳源利用的主成分分析
5 讨论与结论
    5.1 氮素添加对两种林分土壤微生物代谢活性的影响
    5.2 氮素添加对两种林分土壤微生物多样性的影响
    5.3 氮素添加对两种林分土壤微生物碳源利用的影响
6 创新点与展望
参考文献
附录：攻读学位期间的主要学术成果
致谢

【参考文献】

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本文编号：2862240