【摘要】：毛竹(Phyllostachys pubescens)又稱楠竹,是中國分布最廣、面積最大的主要經(jīng)濟(jì)竹種,截至2013年,我國毛竹林的面積為443萬公頃,目前生產(chǎn)上主要采用粗放和集約經(jīng)營2種模式。毛竹是喜氮植物,生物固氮是土壤氮素的重要來源,但對人為干擾較為敏感。本研究分別采集5個不同經(jīng)營時間的粗放經(jīng)營和集約經(jīng)營毛竹林表層(0~20 cm)和表下層(20~40 cm)土壤,應(yīng)用PCR-DGGE和熒光定量PCR方法研究了不同經(jīng)營模式毛竹林土壤固氮菌群落結(jié)構(gòu)和豐度的變化,并利用冗余分析(RDA)研究影響土壤固氮菌群落的主要環(huán)境因素,旨在揭示毛竹純林土壤固氮菌群落結(jié)構(gòu)特征的影響及其演變規(guī)律。結(jié)果如下:粗放經(jīng)營毛竹林。種植時間分別為5年(5a)、9年(9a)、15年(15a)和18年(18a)粗放經(jīng)營毛竹林,以立地條件相似的天然馬尾松林為對照(CK)。(1)表層(0~20 cm)土壤固氮菌群落Shannon多樣性指數(shù)在馬尾松林改造成毛竹林5年后均明顯提高,而隨著栽培年限的延長逐漸降低,但仍高于對照。主成分分析(PCA)表明,不同栽培年限毛竹林地土壤固氮微生物群落組成發(fā)生了較大變化,5a和9a樣品分別與對照在第一主成分和第二主成分上差異明顯,而15a和18a樣品與對照差異逐漸降低,統(tǒng)計分析表明不同處理之間差異顯著(r=0.901,p=0.001)。馬尾松林改造成毛竹林后,土壤固氮菌nif H基因豐度明顯提高,表現(xiàn)為5a最高,至9a時又急劇降低,隨后逐漸穩(wěn)定。冗余分析(RDA)結(jié)果表明,不同栽培年限毛竹林地土壤p H,有效磷、有機(jī)質(zhì)和有效鉀含量的變化是影響土壤固氮菌群落結(jié)構(gòu)變異的主要因素;(2)表下層20~40 cm土壤固氮菌群落的變化規(guī)律與表層(0~20 cm)相似,只是多樣性和豐度的最大值出現(xiàn)在15a處理。表層土壤固氮菌nif H基因豐度多于表下層;RDA分析結(jié)果同時表明速效鉀、有效磷、堿解氮、硝態(tài)氮和有機(jī)質(zhì)顯著影響固氮菌。長期集約經(jīng)營毛竹林。選擇了不施肥(CK)和集約經(jīng)營10年(10a)、15年(15a)、20年(20a)、25(25a)年毛竹林土壤。(1)集約經(jīng)營10年時表層(0~20 cm)土壤固氮菌群落結(jié)構(gòu)與對照(CK)差異不大,持續(xù)到15a和20a時則發(fā)生了明顯變化,而到25a時有所緩和。固氮菌多樣性指數(shù)和nif H基因豐度均呈現(xiàn)先減少后增加的趨勢,經(jīng)營15a時達(dá)到最小值。冗余分析表明表層(0~20 cm)土壤有效磷、土壤速效鉀、硝態(tài)氮和水解氮的含量與固氮菌群落結(jié)構(gòu)的變化具有較強(qiáng)的相關(guān)性,但未達(dá)顯著水平,它們合計解釋了31%的樣品總變異;而表下層(20~40 cm)土壤p H、有機(jī)質(zhì)、硝態(tài)氮和堿解氮含量的變化是影響土壤固氮菌群落結(jié)構(gòu)變異的主要因素,且達(dá)顯著水平。短期集約經(jīng)營毛竹林。采集集約經(jīng)營時間分別為0年(CK)、1年(1a)和7年(7a)的毛竹林土壤。集約經(jīng)營1a毛竹林土壤固氮菌的多樣性大于7a毛竹林,且集約經(jīng)營對毛竹林表層土壤固氮菌的影響大于表下層;隨著集約經(jīng)營年限的增加,表層土壤固氮菌nif H基因豐度整體呈先下降后上升的趨勢,而表下層土壤固氮菌nif H豐度的變化與之相反。
[Abstract]:Pyllostachys pubescens, also known as Nangzhu, is the main economic bamboo species with the largest distribution and the largest area in China. As of 2013, the area of the bamboo forest in China is 4.43 million hectares, and the current production mainly adopts two modes of extensive and intensive operation. Phyllostachys pubescens is a nitrogen plant, and the biological nitrogen fixation is an important source of soil nitrogen, but it is more sensitive to human disturbance. The structure and abundance of nitrogen-fixing bacteria in different operating modes were studied by PCR-DGGE and fluorescence quantitative PCR. The main environmental factors of the nitrogen-fixing bacteria community in the soil were studied by the RDA method, and the effects of the structure of the nitrogen-fixing bacteria in the soil of the pure forest of Phyllostachys pubescens were studied. The results are as follows: the crude bamboo forest is put into operation. The planting time was 5 years (5a), 9 years (9a), 15 years (15a) and 18 years (18a). (1) The Shannon diversity index of the nitrogen-fixing bacteria community in the surface layer (0-20 cm) was obviously improved after 5 years of transformation of the Pinus massoniana forest into the bamboo forest, but with the increase of the year of cultivation, it was still higher than that of the control. The principal component analysis (PCA) indicated that the composition of the soil-fixing microbial community in the soil with different cultivation years has changed greatly, and the samples of 5a and 9a are obviously different from the control in the first main component and the second main component, and the difference of the 15a and 18a sample and the control difference is gradually reduced, The statistical analysis indicated that the difference between different treatments was significant (r = 0.901, p = 0.001). After the transformation of Pinus massoniana forest into the bamboo forest, the abundance of the nif H gene of the soil of the soil is obviously improved, the expression is the highest, and the expression of the nitrogen-fixing bacteria nif H is up to 9a, and then is gradually stabilized. The results of RDA show that the change of soil p H, effective phosphorus, organic matter and effective potassium in different cultivation years is the main factor affecting the structure variation of the nitrogen-fixing bacteria in the soil. (2) The variation law of the nitrogen-fixing bacteria community in the lower layer of the table was similar to that of the surface layer (0-20 cm), but the maximum value of the diversity and abundance appeared in the 15a treatment. The Nif H gene abundance in the surface soil is more abundant than that of the lower layer; the results of the RDA analysis show that the available potassium, effective phosphorus, alkali and nitrogen, nitrate nitrogen and organic matter have a significant effect on the nitrogen-fixing bacteria. Long-term intensive management of the bamboo forest. Non-fertilization (CK) and intensive management for 10 years (10a), 15 years (15a), 20 years (20a) and 25 (25a) were selected. (1) The structure of the nitrogen-fixing bacteria in the surface layer (0-20 cm) and the control (CK) of the surface layer (0-20 cm) were not large when the intensive operation was used for 10 years, and the difference between the nitrogen-fixing bacteria community structure and the control (CK) of the soil continued to 15a and 20a. The diversity index of the nitrogen-fixing bacteria and the abundance of the nif H gene both show a tendency to increase after the first reduction, and the minimum value is reached at the time of the operation of the operation 15a. The redundant analysis indicated that the content of available P, available K, N and N in the surface of the surface layer (0-20 cm) had a strong correlation with the change of the nitrogen-fixing bacteria community structure, but did not reach a significant level, and they accounted for 31% of the total variation of the sample. The changes of the content of p H, organic matter, nitrate nitrogen and alkali in the lower layer (20 ~ 40 cm) in the lower layer (20 ~ 40 cm) are the main factors that affect the structure variation of the nitrogen-fixing bacteria in the soil and reach a significant level. Short-term intensive management of the bamboo forest. The intensive operation time was 0 years (CK), 1 year (1a) and 7 years (7a). In the intensive management, the diversity of the nitrogen-fixing bacteria in the soil of the Phyllostachys pubescens forest is greater than that of the bamboo forest, and the effect of intensive management on the nitrogen-fixing bacteria of the surface soil of the bamboo forest is larger than that of the lower layer of the table; with the increase of the intensive operation period, the abundance of the nif H gene of the surface soil nitrogen-fixing bacteria is decreased firstly and then rises, The change of the nif H abundance of the nitrogen-fixing bacteria in the lower-layer soil is the opposite.
【學(xué)位授予單位】：浙江農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S795.7;S714.3

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本文編號：2403586