【摘要】：杉木是中國特有的樹種,是我國最重要速生用材樹種之一,已有上千年的栽培歷史。然而,傳統(tǒng)的以木材生產(chǎn)為主要目的、追求速生豐產(chǎn)杉木人工林集約經(jīng)營模式,形成了現(xiàn)行的帶有掠奪性的、強(qiáng)度經(jīng)營的、消耗地力的栽杉體制,造成杉木人工林生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)過于簡單、生物多樣性下降、水土流失、地力衰退、抵御自然災(zāi)害能力(如病蟲害和火災(zāi)蔓延等)弱等各種嚴(yán)重生態(tài)問題,尤其是多代連栽杉木人工林出現(xiàn)嚴(yán)重的地力衰退問題,直接制約和威脅著當(dāng)前杉木人工林的可持續(xù)發(fā)展。綜合國內(nèi)外杉木人工林發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及國外人工林經(jīng)營的新理論和新技術(shù),杉木人工林生物多樣性下降被認(rèn)為是造成當(dāng)前杉木人工林出現(xiàn)各種生態(tài)問題最為根本性的原因,因此如何恢復(fù)和重建杉木人工林生物多樣性已成為當(dāng)前杉木人工林可持續(xù)經(jīng)營中的一個(gè)迫切需要解決的重大研究課題。森林凋落物是連接森林生態(tài)系統(tǒng)地上和地下部分的橋梁,在維持森林地表層土壤肥力以及促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和養(yǎng)分平衡等方面都起著十分重要的作用,森林凋落物可作為研究物種多樣性與土壤生態(tài)系統(tǒng)功能之間關(guān)系的良好媒介。在陸地生態(tài)系統(tǒng)中,土壤微生物群落在生物地球化學(xué)循環(huán)中起著決定性的作用,調(diào)控核心生態(tài)過程,如凋落物的分解,土壤碳固,土壤養(yǎng)分循環(huán)。土壤微生物是凋落物的主要分解者,土壤微生物群落通過其種類、數(shù)量、活性調(diào)控凋落物分解過程,促進(jìn)土壤養(yǎng)分循環(huán),而凋落物則通過養(yǎng)分組成影響土壤微生物群落的豐度、結(jié)構(gòu)和活性。凋落物分解與土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能變化是相互影響、相互制約的過程。有鑒于此,本研究擬采用野外的田間盆栽控制實(shí)驗(yàn),以凋落物多樣性模擬樹種多樣性的研究技術(shù)手段,選擇杉木(S)、火力楠(H)、乳源木蓮(R)、楠木(N)、木荷(M),5個(gè)樹種凋落葉作為研究對象,通過以杉木凋落葉為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)具有不同樹種凋落物組成的凋落葉多樣性模式(1種、2種、3種、4種和5種),著重研究凋落葉多樣性對杉木林地土壤碳氮形態(tài)、養(yǎng)分、酶活性、微生物多樣性等的影響,深入揭示杉木人工林物種多樣性對杉木林土壤生態(tài)系統(tǒng)功能的作用機(jī)制,為杉木人工林生物多樣性的恢復(fù)和重建、杉木混交林的理想樹種選擇以及杉木人工林可持續(xù)經(jīng)營提供科學(xué)的理論依據(jù),主要研究結(jié)果如下：(1)凋落葉單一分解或混合分解均沒有顯著影響土壤中全磷、全鉀的含量,但明顯提高了土壤中的速效磷、速效鉀的含量,闊葉樹凋落葉單一分解對土壤速效養(yǎng)分的改善效果優(yōu)于杉木凋落葉,杉闊凋落葉混合分解下土壤速效磷的含量均高于“S”,且"SHR"、"SHN"、"SHRN"、"SHRNM"分解下土壤速效磷的含量與“S”差異極顯著。(2)不同樹種凋落葉單一分解下土壤全碳、全氮含量差異不明顯,而杉闊凋落葉混合分解時(shí),土壤全氮含量隨凋落葉種類的增加呈現(xiàn)梯度響應(yīng)的規(guī)律,土壤中全氮含量表現(xiàn)為：5種混合4種混合3種混合2種混合,且3種以上的杉闊凋落葉混合分解下土壤全氮含量均高于杉木凋落葉單一分解。土壤C/N隨著凋落葉種數(shù)的變化也存在著梯度變化規(guī)律：5種混合4種混合3種混合2種混合杉。(3)不同樹種凋落葉單一分解均提高了土壤中DOC的含量,且不同樹種凋落葉單一分解下土壤DOC大小表現(xiàn)為：MRNHSCK,但組間差異不顯著(p0.05),DON含量大小順序?yàn)椋篘CKHSRM,且組間差異極顯著(p0.01)。不同樹種凋落葉多樣性混合分解下土壤DOC差異極顯著(p0.01),土壤DOC含量大小順序?yàn)椋篠HNSHRNM SHRN SR SRNMSSHRSSNSHCK。土壤DON含量大小順序?yàn)镾HNSHRNMSHRN CKSNSHSSRSRNSHRMS.(4)“S”單一分解降低了土壤中MBC的含量,“H”、“N”、“M”凋落葉單一分解下土壤MBC分別是“S”下的2.53,2.45,2.72倍,"H"、"R"、"N"、"M土壤MBN分別是“S”土壤的3.72、2.88、1.88、2.08倍。不同樹種凋落葉混合分解下土壤MBC差異極顯著(p0.01),大小順序?yàn)椋篠HRSHSMSHRNSNSRSHRNMCKSHNSSRN。凋落葉多樣性混合分解對土壤MBN含量有一定的影響但不同處理之間差異不顯著(p0.05),MBN大小順序?yàn)椋篠HRSNSHSRSHRNSCKSMSHNSRNSHRNM。(5)不同樹種凋落葉單一分解下土壤纖維素酶活性均高于“CK”,但“R”、“N”、“M”單一分解下的土壤纖維素酶活性均低于“S”,分別是“S”的58.2%,38.8%,55.1%。闊葉樹凋落葉分解下的土壤蔗糖酶活性均高于“S”。土壤脲酶組間差異不顯著(P0.05),闊葉樹凋落葉單-分解下土壤酸性磷酸酶、過氧化物酶活性均高于“S”,而土壤多酚氧化酶和活性均低于“CK”和“S”。不同樹種凋落葉多樣性混合分解下土壤纖維素酶、多酚氧化酶活性均低于“S”,而蔗糖酶、酸性磷酸酶、過氧化物酶活性均高于“S”,不同組間脲酶差異不顯著(P0.05)(6)不同凋落葉多樣性混合分解下土壤微生物總磷脂脂肪酸、細(xì)菌磷脂脂肪酸、真菌磷脂脂肪酸含量均差異極顯著(P0.01),放線菌磷脂脂肪酸差異不顯著(P0.05)�！癝”并沒有明顯改變土壤微生物三大類群的生物量,杉闊凋落葉混合分解下土壤微生物三大類生物量均高于“S”和‘CK"。"SHR"、"SN"、"SHN"、"SHRN"、"SHRNM"三大類群磷脂脂肪酸均極顯著高于“S”。(7)“SR"土壤中G+：G-比值最小為1.29,S土壤中G+：G比值最高為3.86,“S”增加了土壤革蘭氏陽性菌的比例,而闊葉樹與杉木凋落葉混合分解增加了土壤中革蘭氏陰性菌的比例。“SN"凋落葉混合分解明顯提高了土壤細(xì)菌的比例,其余混合凋落葉組合均提高了土壤中真菌的比例,且‘"S"、"SR"、"SHR"、"SHN"凋落葉分解均顯著(P0.05)使土壤微生物從細(xì)菌主導(dǎo)型向真菌主導(dǎo)型轉(zhuǎn)變。(8)凋落葉混合分解下土壤微生物磷脂脂肪酸的Shannon-wiener差異極顯著(P0.01)Shannon-wiener指數(shù)變化范圍為：2.06-2.39。不同凋落葉組合Shannon-wiener指數(shù)大小順序?yàn)椋篠HRSHNSNSHRNSRNSSRSHRNMSMSHCK�？梢姾线m的凋落葉組合能提高土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性,但是土壤微生物群落結(jié)構(gòu)多樣性與凋落物樹種多樣性之間并沒有必然的聯(lián)系。(9)主成分分析結(jié)果顯示,前四軸能解釋86.39%的土壤微生物群落磷脂脂肪酸的變異,前四個(gè)主成分能概括絕大部分不同凋落葉組合處理土微生物群落磷脂脂肪酸的變異信息。其中主成分一能解釋48.18%的變異,主成分二能解釋15.99%的變異。主成分分析和聚類分析可以將不同凋落葉組合分成三大類,"SN"、"SHR",為優(yōu)勢組合,不同單體磷脂脂肪酸的含量均較高；"SHN"、"SHRN"、"SHRNM"、"SR"、"SM",為次優(yōu)勢組合,部分單體磷脂脂肪酸的含量較低,如cy19:0,i17:0."CK"、"S"、"SH"、"SRN"為劣勢組合,絕大部分單體磷脂脂肪酸的含量均較低,尤其是真菌表征磷脂脂肪酸：18：2ω)6,9、1 8：1ω)9c,放線菌表征磷脂脂肪酸：9Me18：0,10Me19：0含量均很低。(10)24個(gè)環(huán)境因子(包括土壤因子和凋落物質(zhì)量)共能解釋83.8%的土壤微生物結(jié)構(gòu)多樣性信息,冗余分析結(jié)果顯示,纖維素(P=0.005)、全磷(P=0.004)、木質(zhì)素(P=0.018)交換性酸(P=0.01)、PH (P=0.013)、銨態(tài)氮(P=0.047),分別能解釋13.5%,11%,6.9%,7.1%,5.7%、4.5%的土壤微生物結(jié)構(gòu)多樣性信息。纖維素、銨態(tài)氮、木質(zhì)素主要解釋了表征真菌(18：2ω6,9、18：1 ω9c)和放線菌(10Me19:0.10Me18:0)的磷脂脂肪酸的結(jié)構(gòu)多樣性信息。交換性酸、PH主要解釋了表征細(xì)菌(17:0、cy19:0、a15:0)的磷脂脂肪酸的結(jié)構(gòu)多樣性信息。(11)不同樹種凋落葉單一分解下土壤微生物碳源功能代謝強(qiáng)度大小為：RHNSMCK。不同樹種凋落葉混合分解下土壤微生物碳源功能代謝強(qiáng)度大致呈現(xiàn)：3種、4種、5種凋落葉混合分解均大于2種或是杉木凋落葉單一分解。闊葉樹凋落葉單一分解、杉闊凋落葉混合分解下土壤微生物對酚酸類代謝強(qiáng)度均顯著高于杉木,表明杉木凋落葉單一分解下代謝酚酸的土壤微生物活性較低。(12)碳源代謝多樣性中,闊葉樹種凋落葉單一分解下的土壤微生物Shannon-wiener指數(shù)均高于“CK”和“S”,杉闊凋落葉混合分解下的土壤微生物Shannon-wiener指數(shù)均高于“CK”和“S”,且“SR”最高為3.35。(13)主成分分析結(jié)果顯示：不同樹種凋落葉單一分解條件下,碳水化合物和氨基酸類2大類碳源是土壤微生物利用的主要碳源。不同樹種凋落葉混合分解下,羧酸、碳水化合物、氨基酸3大類碳源是凋落葉混合分解下土壤微生物利用的主要碳源。冗余分析結(jié)果顯示：不同樹種凋落葉單一分解條件下MBC(P=0.002)、銨態(tài)氮(P=0.002)、MBN (P=0.002)纖維素酶(P=0.002)、含水率(P=0.004)、DOC (P=0.008)、交換性A1(P=0.002)對碳源代謝功能多樣性解釋能力極顯著,分別能響應(yīng)21.3%,18.6%,13.2%,9.9%,7.7%,6.1%,7.2%的土壤微生物碳源代謝多樣性信息。不同樹種凋落葉混合分解下,交換性A1(P=0.002)、C/N(P=0.002)、硝態(tài)氮(P=0.002)、含水率(P=0.002)、全P(P=0.002)、全N(P=0.002)、過氧化物酶(P=0.004)、MBN (P=0.002)對碳源代謝功能多樣性解釋能力極顯著,分別能響應(yīng)13.4%,10.9%,9.3%,7.9%,7.4%,7.0%,5.1%,4.8%的土壤微生物碳源代謝多樣性信息。(14)高通量測序結(jié)果顯示：7個(gè)不同凋落葉處理的土壤樣品的優(yōu)化序列分布在10029-105099之間,統(tǒng)一測序深度后OTUs數(shù)量分布在2786-3400之間,不同樣品OTUs大小順序?yàn)椋篠RSHRNMSHNSHRNSNSHRS, OTUs、Chaol、Ace指數(shù)均表明了杉闊凋落葉混合分解下土壤中細(xì)菌的豐富度大于S。(15)凋落葉混合分解條件下土壤細(xì)菌Shannon指數(shù)變化范圍為：6.4923-6.6970,Shannon指數(shù)大小順序?yàn)椋篠HRSRSHRNSHRNMSHNSNS,表明杉闊凋落葉混合分解下土壤細(xì)菌多樣性均高于“S”,且“SHR”土壤細(xì)菌多樣性最高。(16)7個(gè)不同的凋落葉處理下的表層土壤中共檢測出至少23門,108科,180屬的細(xì)菌,每個(gè)樣品中至少有82%以上的優(yōu)質(zhì)序列在門水平上得以分類,不同凋落葉組合在門分類水平上差異不明顯,在科、屬分類水平上差異明顯。放線菌門、變形菌門、綠彎菌門、酸桿菌門、擬桿菌門、厚壁菌門為優(yōu)勢細(xì)菌門類。與杉木凋落葉單一分解相比,杉闊凋落葉混合分解會(huì)降低土壤中某些優(yōu)勢門類細(xì)菌的豐度,如綠彎菌門、酸桿菌門、候選門TM7,同時(shí)提高某些劣勢門類細(xì)菌的豐度,如螺旋體門、熱袍菌門、互養(yǎng)菌門、放線菌門。(17)前9個(gè)優(yōu)勢門類在每個(gè)樣品中的累積豐度均大于80%。主成分分析結(jié)果顯示前四主成分能總共能概括96.85%的細(xì)菌多樣性信息,其中第一主軸能概括42.82%的細(xì)菌多樣性信息,第二主軸能概括29.66%的的細(xì)菌多樣性信息,前兩主軸總共能概括72.48%的細(xì)菌多樣性信息,能很好的概括大部分細(xì)菌多樣性信息。與第一主軸極顯著相關(guān)的細(xì)菌為：Acidobacteria(r=-0.7648,p0.01)、Bacteroidetes (r=0.9445, p0.01)、Gemmatimonadetes (r=-0.9445,p0.01)；與第二主軸極顯著相關(guān)的細(xì)菌為：Chloroflexi (r=0.7603,p0.01)、TM7 (r=0.9428, p0.01)、Armatimonadetes (r=0.6658, p0.01)(18)冗余分析結(jié)果顯示,5環(huán)境因子對凋落葉混合分解下土壤細(xì)菌多樣性有良好解釋能力,總共能解釋97.7%的細(xì)菌多樣性信息,貢獻(xiàn)率從大到小的順序?yàn)椋核傩Я?40.4%)、纖維素酶(26.8%)、DOC(14.1%)、全碳(10.5%)、木質(zhì)素(5.9%)。速效磷、木質(zhì)素、DOC主要解釋了Bacteroidetes、Acidobacteria、Gemmatimonadetes門類的多樣性信息,纖維素酶主要解釋了Chloroflexi、Armatimonadetes、TM7、Actinobacteria的多樣性信息。(19)相比較于杉木凋落葉單一分解,"SHN"、"SHRNM"、"SHR"、"SHRN"均顯著改善了土壤的生態(tài)功能,"SH"、"SM"顯著降低了土壤的生態(tài)功能。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：福建農(nóng)林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S714

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 林先貴;陳瑞蕊;胡君利;;土壤微生物資源管理、應(yīng)用技術(shù)與學(xué)科展望[J];生態(tài)學(xué)報(bào);2010年24期

2 杝冿癸;;中W科[x院土壤微生物[x座娗g和我W土壤微生物[xv|展概況[J];科學(xué)通報(bào);1954年09期

3 ;666粉劑對土壤微生物有什么影響[J];昆蟲知識;1958年05期

4 ;灌溉對土壤微生物有什么影響[J];水文月刊;1960年05期

5 閔三弟,章家騏,盧善玲,蔣筱仙;鎘對土壤微生物影響的研究[J];農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào);1983年02期

6 莊鐵誠,林鵬;紅樹林凋落葉自然分解過程中土壤微生物生理類群的變化[J];廈門大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版);1993年06期

7 張德明,陳章和,林麗明,黃群聲;白云山土壤微生物的季節(jié)變化及其對環(huán)境污染的反應(yīng)[J];生態(tài)科學(xué);1998年01期

8 田育軍,林杉,趙篤樂,吳文良,胡恒覺;長期不同施肥土壤微生物態(tài)氮作為土壤供氮指標(biāo)的研究[J];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2000年01期

9 于建壘,宋國春,萬魯長,曹德強(qiáng),于迎春;苯黃隆對土壤微生物的影響研究[J];微生物學(xué)雜志;2000年03期

10 陳灝,唐小樹,林潔,張伯生,任大明;不經(jīng)培養(yǎng)的農(nóng)田土壤微生物種群構(gòu)成及系統(tǒng)分類的初步研究[J];微生物學(xué)報(bào);2002年04期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 劉蕓;許發(fā)倫;廖家莉;劉寧;楊遠(yuǎn)友;李磊;;土壤微生物的篩分及對鈾的吸附行為研究[A];第九屆全國核化學(xué)與放射化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文摘要集[C];2010年

2 王仁卿;張明才;;土壤微生物多樣性研究現(xiàn)狀評述[A];面向21世紀(jì)的中國生物多樣性保護(hù)——第三屆全國生物多樣性保護(hù)與持續(xù)利用研討會(huì)論文集[C];1998年

3 嚴(yán)君;韓曉增;王守宇;;黑土不同植被覆蓋與施肥下土壤微生物的變化特征[A];第四次全國土壤生物和生物化學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2007年

4 林先貴;;土壤微生物分子生態(tài)學(xué)與經(jīng)典生物學(xué)的和諧發(fā)展[A];中國土壤學(xué)會(huì)第十一屆全國會(huì)員代表大會(huì)暨第七屆海峽兩岸土壤肥料學(xué)術(shù)交流研討會(huì)論文集（下）[C];2008年

5 佘文文;姚俊;;等溫微量熱法研究原油污染對土壤微生物的影響[A];第三屆泛環(huán)渤海（七省二市）生物化學(xué)與分子生物學(xué)會(huì)——2012年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2012年

6 王金花;朱魯生;王軍;謝慧;;4種典型抗生素對土壤微生物呼吸的影響[A];十一五農(nóng)業(yè)環(huán)境研究回顧與展望——第四屆全國農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

7 崣震av;;臺(tái)pc土壤微生物研究之怤去，

本文編號：2449629