【摘要】：刺槐(Robinia pseudoacacia L)原產(chǎn)于北美,其無性繁殖的主要方式是根蘗和萌蘗,形成的林分別稱為根蘗林和萌蘗林,二者統(tǒng)稱為萌生林。刺槐萌生林在生長過程中出現(xiàn)植株矮小、枝干彎曲和生產(chǎn)力低下等問題。試驗以二代和三代萌生林內(nèi)的無性系為研究對象,采用分子標記和高通量測序等方法,調(diào)查刺槐代際萌生林間土壤細菌、土壤和植物化學(xué)計量特征,分析二代和三代萌生林根際土壤細菌多樣性、功能群落的差異,土壤和植物器官化學(xué)計量特征(C、N、P、C/N、C/P、N/P)的差異以及建立土壤和植物化學(xué)計量特征間,土壤細菌多樣性和土壤化學(xué)計量特征間的相關(guān)性,說明刺槐多代萌生林生長受土壤養(yǎng)分元素限制情況,土壤細菌多樣性、豐富度和均勻度與土壤化學(xué)計量特征間的關(guān)系。闡述刺槐多代萌生林衰退的原因。試驗不僅可以豐富刺槐多代萌生林衰退機制研究的內(nèi)容,還可以為合理撫育管理刺槐人工林以及提高刺槐林生產(chǎn)力提供一定的理論依據(jù),具有實際價值和研究意義。研究主要結(jié)果如下:(1)刺槐無性系鑒定結(jié)果隨著刺槐萌生林代數(shù)的增加,萌生無性系增加,證實了刺槐越伐越多的現(xiàn)象。三代萌生刺槐密度為2752株/hm~2顯著大于二代萌生林1372株/hm~2,密度的增加直接影響刺槐的生長發(fā)育,這是導(dǎo)致刺槐衰退的原因之一。(2)土壤細菌群落比較結(jié)果二代萌生林(SR)和三代萌生林(TR)土壤細菌在α多樣性Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)、Simpson指數(shù)和Shanon指數(shù)上無顯著性差異(P0.05),如:Chao1指數(shù)(SR:2594,TR:2560)ACE指數(shù)(SR:2670,TR:2597)和Shannon指數(shù)(SR:9.41,TR:9.39),這說明隨著萌生代數(shù)的增加土壤細菌的多樣性、豐富度和均勻度并沒有顯著降低。二代和三代刺槐萌生林根際細菌多樣性指數(shù)與二代和三代萌生林非根際細菌多樣性差異不顯著(P0.05)。二代和三代刺槐萌生林優(yōu)勢細菌屬組成基本一致,主要細菌屬為:熱酸菌屬(Acidothermus)、根瘤菌屬(Rhizomicrobium)、短根瘤菌屬(Bradyrhizobium)、Bryobacter、不動桿菌屬(Acidibacter)、Variibacter、芽單胞菌屬(Gemmatimonas)、粘細菌屬(Haliangium)、克洛斯氏菌屬(Crossiella)、Candidatus_Solibacter、Jatrophihabitans、鞘氨醇單胞菌屬(Sphingomonas)、青枯菌屬(Ralstonia)。細菌屬組成相似,細菌功能群落也相似。研究發(fā)現(xiàn)三代萌生林固氮菌(Gemmatimonas)和根瘤菌(Bradyrhizobium)豐度顯著高于二代萌生林(P0.05),但是兩者土壤N含量差異不顯著(P0.05),這可能是因為三代萌生林固氮屬細菌活力下降,固氮能力減弱。(3)土壤化學(xué)計量特征結(jié)果二代和三代萌生林在土壤碳(C)、氮(N)、磷(P)、銨態(tài)氮(NH_4~+)、硝態(tài)氮(NO_3~-)、速效磷(AP)、碳氮比(C/N)、碳磷比(C/P)、氮磷比(N/P)等化學(xué)計量特征對比上均無顯著性差異(P0.05),二代和三代萌生林C、N、P、NH_4~+、NO_3~-、AP含量分別為50.19、4.52、0.25、0.06、0.096、0.014(mg/g)和47.23、4.34、0.24、0.063、0.128、0.016(mg/g)。三代萌生林化學(xué)計量變異系數(shù)均高于二代萌生林,說明三代萌生林土壤養(yǎng)分不均勻,差異大。研究發(fā)現(xiàn)二代與三代刺槐萌生林土壤N/P比值約為20高于全國平均水平3.9,說明土壤養(yǎng)分受P元素限制,刺槐生長也會受P元素影響。(4)土壤細菌多樣性和土壤化學(xué)計量特征Pearson相關(guān)性結(jié)果由Pearson相關(guān)性分析可知,土壤化學(xué)計量特征及其化學(xué)計量特征比與土壤細菌Chao1指數(shù)、ACE指數(shù)無顯著相關(guān)性(P0.05)。土壤P含量與細菌群落Shannon指數(shù)具有顯著正相關(guān)性,土壤P的含量與土壤細菌群落均勻度有正反饋關(guān)系。另外,在土壤pH(3.59-4.35)與土壤細菌Shannon指數(shù)和Simpson指數(shù)呈顯著正相關(guān)性(P0.05),土壤pH影響土壤細菌群落的均勻度。(5)植物化學(xué)計量特征結(jié)果二代和三代刺槐萌生林地上部分葉、枝和干在C、N、P、C/N、C/P、N/P等化學(xué)計量對比上無顯著性差異(P0.05),可能與植物體元素組成存在內(nèi)在的“動態(tài)平衡”機制相關(guān)。刺槐萌生林地下部分,二代和三代萌生林根C/N和C/P分別為145.86、80.10和265.71、110.18,三代萌生顯著高于二代萌生林(P0.05),這可以一定程度上反映三代萌生林根系分蘗多、細根增多,導(dǎo)致三代萌生林根蘗擴散嚴重,萌生刺槐苗增多這也是刺槐多代萌生產(chǎn)生衰退的原因。土壤和植物化學(xué)計量特征Pearson相關(guān)性結(jié)果:二代萌生林土壤C對根N、枝C/N、根N/P;土壤N對根N、N/P;土壤NO_3~-對根N/P有著顯著正相關(guān)性(P0.05)。三代萌生林土壤和植物各器官對應(yīng)的化學(xué)計量無顯著相關(guān)性(P0.05);二代萌生林土壤與刺槐根系化學(xué)計量特征有顯著正相關(guān)性,說明二代刺槐萌生林根與土壤C和N元素有正反饋關(guān)系,當(dāng)增加土壤C、N含量時有利于刺槐的生長。綜上所述,通過比較二代和三代刺槐萌生林間土壤細菌多樣性、土壤和植物化學(xué)計量特征的結(jié)果發(fā)現(xiàn),它們間沒有表現(xiàn)出顯著差異。即但是,實驗也發(fā)現(xiàn)它們間存在一定差異,由于萌生代數(shù)太少,差異表現(xiàn)不明顯,隨著萌生代數(shù)增多,差異可能會逐漸顯現(xiàn)。所以下一步實驗,還應(yīng)結(jié)合更多的方法,研究刺槐多代萌生林產(chǎn)生衰退問題。
【學(xué)位授予單位】：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：S792.27
【圖文】：

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文153 結(jié)果與分析3.1 分子標記無性系鑒定結(jié)果對二代萌生林 200 株刺槐和三代萌生林 235 株刺槐分別構(gòu)建了遺傳距離發(fā)育樹（圖2）。二代萌生林鑒定出超過 2 株刺槐個體的無性系 8 組，共有 80 株刺槐占二代萌生林刺槐總數(shù)的 40 %（圖 2A）。三代萌生林中鑒定出 21 組無性系共有 152 株刺槐占三代萌生林刺槐總數(shù)的 64 %（圖 2B）。從圖中我們可以看出刺槐萌生林隨著萌生代數(shù)的增加，刺槐根蘗萌生的無性系有增多的趨勢，證實了刺槐越伐越多的現(xiàn)象。萌生刺槐密度增加，直接影響刺槐的生長發(fā)育，這是導(dǎo)致刺槐衰退的原因之一。本研究在二代萌生林中選取 3 組無性系 SR1、SR2、SR3，三代萌生林中選取 3 組無性系 TR1、TR2、TR3。并在每個無性系中分別隨機選取三株刺槐個體作為每個無性系的重復(fù)（表 3）。圖 2 刺槐 UPMA 發(fā)育樹及無性系的選取Fig.2 Selection of black locust clones and UPMA development treeA: 二代萌生林無性系 Second generation sprouting forest clones.B: 三代萌生林無性系 Third generation sprouting forest clones.3.2 多代萌生林林間土壤化學(xué)計量特征比較3.2.1 代際林間土壤化學(xué)計量特征比較表 4 中結(jié)果顯示二代和三代萌生林根際土壤 C、N、P、NH4+、NO3-、AP、C/N、C/P 和 N/P 等化學(xué)計量特征間均無顯著性差異（P>0.05）。通過對比我們發(fā)現(xiàn)土壤 C、N、P 化學(xué)計量特征二代萌生林要高于三代萌生林，在 NH4+、NO3-、AP 化學(xué)計量特征

刺槐萌生林化學(xué)計量特征及其土壤微生物研究代萌生林要高于二代萌生林。從表 4 中我們還可以看出三代萌生林土壤化學(xué)計量特征異系數(shù)均高于二代萌生林，變異系數(shù)可知只有 C/N 和 NH4+變異系數(shù)小于 15%，其他學(xué)計量特征值變異系數(shù)高，最高為三代萌生林 C/P 變異系數(shù)為 61.66%。圖 3 中三代生林土壤 C、N、P、NH4+、NO3-和 AP 等化學(xué)計量特征值范圍明顯的大于二代萌生林壤化學(xué)計量特征值的范圍。由此我們認為三代萌生林土壤化學(xué)計量特征較二代萌生林比差異性更大，說明三代萌生林土壤養(yǎng)分分配不均勻。

刺槐萌生林化學(xué)計量特征及其土壤微生物研究0.888 0.891N0.769* 0.724* 0.0660.015 0.028 0.867P0.618 0.612 -0.706* 0.5000.076 0.080 0.034 0.170P0.566 0.565 -0.752* 0.421 0.996**0.112 0.113 0.019 0.259 0.000P-0.354 -0.361 0.331 -0.193 -0.536 -0.5330.350 0.340 0.384 0.619 0.137 0.1394+0.502 0.487 -0.349 0.536 0.502 0.480 0.0150.168 0.184 0.358 0.137 0.169 0.191 0.9703-0.944** 0.960** 0.126 0.563 0.504 0.468 -0.391 0.4710.000 0.000 0.746 0.115 0.167 0.204 0.297 0.201**代表極顯著相關(guān)性（P<0.01）；*代表顯著相關(guān)性（P<0.05）。** represents a very significant correlation (P < 0.01); * represents a significant correlation (P < 0.05)

【參考文獻】

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