發(fā)布時(shí)間：2020-09-29 10:26

　　 東北針闊混交林是寒溫帶針葉樹和喜陽(yáng)闊葉樹之間的一種過(guò)渡類型。其中,闊葉紅松林為東北地區(qū)地帶性頂級(jí)群落,具有抵抗病蟲害、加速凋落物分解、增強(qiáng)種群多樣性等諸多生態(tài)功能。水曲柳和胡桃楸是東北三大硬闊,是我國(guó)珍稀保護(hù)樹種。營(yíng)建紅松闊葉林是發(fā)展和保護(hù)紅松的重要措施之一,而且對(duì)人工紅松闊葉林的林分結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)、林下小氣候的調(diào)節(jié)效應(yīng)和凋落物分解等方面進(jìn)行了研究。森林土壤微生物的數(shù)量和種群,直接影響森林土壤理化性質(zhì)以及土壤肥力,進(jìn)而影響森林的生長(zhǎng)發(fā)育。森林土壤微生物的多樣性和變異性反映了它們對(duì)生境質(zhì)量的適應(yīng)性,更是最為敏感的生物指標(biāo),因此,營(yíng)建紅松闊葉林是否改變了土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和多樣性,即紅松闊葉林的類型與土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)和多樣性間相互關(guān)系,是維持東北紅松可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。為此,本研究以帽兒山尖砬溝森林培育試驗(yàn)站1986年?duì)I建的紅松和胡桃楸、紅松和水曲柳2種人工紅松闊葉林為研究對(duì)象,以紅松純林、胡桃楸純林、水曲柳純林為對(duì)比林型(以上5種林型的營(yíng)建時(shí)間均為28年),分析了土壤養(yǎng)分和土壤酶活性的生長(zhǎng)季動(dòng)態(tài)變化、土壤微生物碳代謝功能多樣性的差異,利用高通量測(cè)序技術(shù)分析在不同林型以及不同混交方式下土壤中形成的微生物群落差異,從而闡明季節(jié)及混交林型對(duì)土壤微生物群落及土壤養(yǎng)分的影響,為促進(jìn)森林生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)及森林土壤肥力的維持提供理論依據(jù),結(jié)果如下:(1)土壤化學(xué)成分、土壤酶活性及生長(zhǎng)季動(dòng)態(tài)分析發(fā)現(xiàn),林型、混交方式和季節(jié)顯著影響了紅松闊葉林土壤化學(xué)成分和土壤酶活性。紅松與胡桃楸混交顯著提高了紅松土壤有效鉀和總碳含量,增加了胡桃楸土壤總氮和總碳含量;紅松與水曲柳混交則顯著降低了紅松土壤總氮和總碳含量。無(wú)論是純林還是混交林,土壤總磷含量均在夏季最高,總碳含量均在秋季最高;純林土壤有效磷和有效鉀含量的峰值均在夏季,而混交林土壤有效磷和有效鉀含量的峰值發(fā)生偏移,分別在秋季和春季;土壤酸性磷酸酶和蔗糖酶活性最高均在春季;脲酶和過(guò)氧化氫酶活性最高均在秋季。(2)土壤微生物群落碳代謝功能多樣性分析發(fā)現(xiàn),闊葉林(胡桃楸、水曲柳)土壤微生物碳代謝活性高于針葉林(紅松)。紅松闊葉林及純林土壤微生物群落利用的主要碳源類型為糖類、羧酸和氨基酸。與紅松混交會(huì)降低闊葉林胡桃楸和水曲柳土壤微生物碳代謝活性及群落多樣性,反之,亦會(huì)降低紅松土壤微生物群落碳代謝功能多樣性。從土壤微生物群落碳代謝功能多樣性角度,應(yīng)選擇胡桃楸作為混交樹種。(3)紅松闊葉林土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析發(fā)現(xiàn),變形菌門(Proteobacteria)、放線菌門(Actinobacteria)、酸桿菌門(Acidobacteria)的相對(duì)豐度均超過(guò)10%,為優(yōu)勢(shì)菌群。紅松針闊葉混交改變了土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),提高了細(xì)菌群落豐度及多樣性。紅松與胡桃楸混交更有益于胡桃楸土壤細(xì)菌的生長(zhǎng),而紅松與水曲柳混交則更有益于紅松土壤細(xì)菌生長(zhǎng)。土壤有效鉀和混交方式是影響土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主要因素。(4)紅松闊葉林土壤真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析發(fā)現(xiàn),土壤真菌群落主要門為子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)和結(jié)合菌門(Zygomycota s.l.)(Mucoromycota and Zoopagomycota)。紅松闊葉林提高了紅松土壤真菌群落的豐度,卻降低了多樣性。此外,與紅松混交提高了胡桃楸土壤真菌群落的豐度和多樣性,卻降低了水曲柳土壤真菌群落的豐度和多樣性。混交方式對(duì)紅松、胡桃楸和水曲柳土壤真菌群落的影響也體現(xiàn)在對(duì)真菌生長(zhǎng)的影響。紅松針闊葉混交后增加了Inocybe Lactarius、Russul等一些非常重要外生菌根真菌(Ectomycorrhiza,ECM)的數(shù)量,這對(duì)紅松闊葉林的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。從土壤真菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性角度分析發(fā)現(xiàn),紅松闊葉林通過(guò)調(diào)整功能真菌豐度的方式來(lái)調(diào)節(jié)植被對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用,而且易受土壤總碳含量的調(diào)控。(5)紅松闊葉林土壤氨氧化微生物群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析發(fā)現(xiàn),紅松闊葉林土壤中泉古菌門(Crenarchaeota)、奇古菌門(Thaumarchaeota)為優(yōu)勢(shì)的氨氧化古菌菌群,占了全部序列99.9%。紅松針闊葉混交改變了紅松土壤中的氨氧化古菌群落結(jié)構(gòu),顯著提高了紅松土壤中的氨氧化古菌群落豐度及多樣性。然而,混交顯著提高了胡桃楸土壤中的氨氧化古菌群落豐度及多樣性,卻顯著降低了水曲柳土壤氨氧化古菌群落豐度及多樣性。紅松針闊葉混交并沒有顯著改變土壤氨氧化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性,菌群從屬于5個(gè)門,其中變形菌門(Proteobateria)占了全部序列98%。紅松闊葉林土壤的總碳、總磷、總氮、有效鉀是解釋土壤氨氧化古菌群落結(jié)構(gòu)變異的主要因素,其次為混交方式�；旖环绞胶屯寥阑瘜W(xué)成分僅能解釋土壤氨氧化細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)變化的31%。綜上所述,在營(yíng)建紅松闊葉林過(guò)程中,紅松與水曲柳、胡桃楸混交后增加了紅松土壤中有機(jī)物的分解和腐殖化,有利于土壤有機(jī)質(zhì)的積累,增加了胡桃楸土壤細(xì)菌的多樣性,改善了紅松闊葉林中紅松土壤真菌和氨氧化古菌群落豐度及多樣性,創(chuàng)新性地發(fā)現(xiàn)了紅松針闊葉混交增加了一些非常重要外生菌根真菌的數(shù)量,保證紅松闊葉林的生態(tài)穩(wěn)定性。因此,營(yíng)建紅松與胡桃楸混交林更有利于維持森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。
【學(xué)位單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：S714.3
【部分圖文】：

松闊葉林土壤化學(xué)成分及酶活性的生長(zhǎng)季地及研究方法逡逑況逡逑設(shè)于黑龍江省尚志市境內(nèi)的東北林業(yè)大學(xué)帽兒山林場(chǎng)尖砬溝５°２５凡１２７°３（ｙ？１２７°３４五），低山丘陵地貌，溫帶大陸性季風(fēng)，邋１月平均氣溫－２３邋°Ｃ，７月平均氣溫２０．９邋°Ｃ。全年無(wú)霜期１２０７２３邋ｍｍ，蒸發(fā)量１０９４邋ｍｍ。地帶性土壤為暗棕壤，平均土層酸性（ｐＨ＝４．３？６．０）。地帶性頂極群落為闊葉紅松林。試驗(yàn)，形成以白g牐ǎ穡悖蠣睿⒑燜桑ㄈ紓罰

本文編號(hào)：2829600