本文關(guān)鍵詞：日本落葉松枯落物分解過程及其生物學(xué)特征研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：枯落物分解是養(yǎng)分歸還土壤的重要途徑。人工林具有速生、短輪伐期、長(zhǎng)期單一化種植等特點(diǎn),枯落物分解緩慢,地力出現(xiàn)衰退,這種現(xiàn)象在針葉林中尤其突出,因此了解枯落物分解過程和分解機(jī)制,對(duì)于提高人工林土壤肥力和改善林地質(zhì)量具有重要作用。本研究以溫帶和北亞熱帶亞高山區(qū)日本落葉松人工林為研究對(duì)象,采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR(q PCR)技術(shù)、末端限制性酶切片段長(zhǎng)度多態(tài)性(T-RFLP)技術(shù)及變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)相結(jié)合的方法研究了溫帶地區(qū)日本落葉松不同發(fā)育階段枯落物及兩個(gè)氣候區(qū)不同林分密度下、不同組成的枯落物中微生物群落結(jié)構(gòu)特征,同時(shí)對(duì)枯落物的分解特征、養(yǎng)分特征及酶活性特征等進(jìn)行了研究,利用典范對(duì)應(yīng)分析與相關(guān)分析法對(duì)微生物與其環(huán)境因素的相關(guān)性進(jìn)行綜合分析,探尋枯落分解過程中微生物的作用機(jī)制,得到如下主要結(jié)論:(1)日本落葉松人工林隨林分發(fā)育,存在潛在地力衰退的趨勢(shì)。表層土壤(0-5cm)與枯落物層的養(yǎng)分含量、酶活性及微生物數(shù)量總體上隨著林分發(fā)育呈先上升后下降的趨勢(shì),在近熟林階段最低,而枯落物貯量在近熟林階段最高�？萋湮镔A量在幼齡林到近熟林階段都表現(xiàn)為半分解層較高,在成熟林階段為全分解層最高;枯落物層真菌數(shù)量和除漆酶外的其它酶活性均表現(xiàn)為未分解層半分解層全分解層;細(xì)菌數(shù)量表現(xiàn)為半分解層未分解層全分解層;真菌類群比細(xì)菌類群在不同分解層中的演替特征更明顯。(2)不同組成枯落物都表現(xiàn)為前期分解快、后期分解慢,生長(zhǎng)季節(jié)分解快、非生長(zhǎng)季節(jié)分解慢的分解特征,僅分解速率不同。有機(jī)碳含量、C/N比、C/P比及養(yǎng)分殘余率基本表現(xiàn)為純闊葉針闊混合針灌混合純針,其它養(yǎng)分含量及枯落物分解速率基本表現(xiàn)為純闊葉針闊混合針灌混合純針。在溫帶地區(qū)低密度林分中枯落物分解較快,養(yǎng)分殘余率較低,而北亞熱帶高密度林分中枯落物分解較快,養(yǎng)分殘余率較低。北亞熱帶枯落物的分解速率快于溫帶地區(qū),初始C/N比、C/P比低于溫帶地區(qū)。在同一氣候區(qū)不同組成枯落物分解過程中養(yǎng)分元素含量、殘余率變化趨勢(shì)總體相似,而不同氣候區(qū)枯落物分解過程中一些養(yǎng)分元素含量、養(yǎng)分殘余率的變化趨勢(shì)差異較大。(3)酶活性在不同組成枯落物、不同林分密度下、不同氣候區(qū)的枯落物分解過程中變化趨勢(shì)基本相同�？萋湮锓纸膺^程中淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶、酸性磷酸酶及堿性磷酸酶活性隨分解進(jìn)行總體呈下降趨勢(shì);β-葡萄糖苷酶、內(nèi)切纖維素酶隨分解進(jìn)行呈波動(dòng)性變化,下降幅度很小;漆酶與多酚氧化酶活性隨分解進(jìn)行總體呈上升趨勢(shì)。闊葉與針闊混合枯落物中酶活性顯著高于其它組成的枯落物,其次為針葉中含草灌較多的枯落物,針葉與箬竹混合枯落物、純針枯落物酶活性較低。溫帶地區(qū)大部分的酶活性都表現(xiàn)為低密度林分高于高密度林分,北亞熱帶地區(qū)大部分的酶活性都表現(xiàn)為高密度林分高于低密度林分。北亞熱帶枯落物中酶活性總體高于溫帶,而且北亞熱帶地區(qū)酶活性在4月份已經(jīng)恢復(fù)到較高的水平,溫帶地區(qū)則到5月份才恢復(fù)到較高的水平。(4)枯落物分解過程中優(yōu)勢(shì)真菌、細(xì)菌的種類與數(shù)量在不同組成枯落物、不同林分密度下以及不同氣候區(qū)的枯落物分解中都存在一定差異。在溫帶地區(qū)C/N比較低的枯落物中真菌、細(xì)菌數(shù)量較高,低密度林分枯落物中真菌、細(xì)菌數(shù)量高于高密度林分;不同組成枯落物分解過程中少數(shù)一直為優(yōu)勢(shì)菌的細(xì)菌類群基本相同,真菌類群也基本相同,但大部分優(yōu)勢(shì)菌類群、相對(duì)數(shù)量都存在差異。在北亞熱帶細(xì)菌數(shù)量表現(xiàn)為C/N比較低的枯落物較高,而真菌數(shù)量表現(xiàn)為C/N比較高的枯落物較高,高密度林分枯落物中真菌、細(xì)菌數(shù)量都高于低密度林分;不同組成枯落物分解過程中優(yōu)勢(shì)細(xì)菌、真菌類群與相對(duì)數(shù)量都有一定差異。細(xì)菌數(shù)量在溫帶地區(qū)高于北亞熱帶亞高山區(qū),而真菌數(shù)量則表現(xiàn)為北亞熱帶亞地區(qū)高于溫帶地區(qū),但在兩個(gè)氣候區(qū)枯落物分解過程中出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群基本相同,而優(yōu)勢(shì)真菌類群差異非常大,起主要作用的真菌基本都不相同。分解過程中一直為優(yōu)勢(shì)菌的真菌類群相對(duì)數(shù)量一般較低,而是在特定時(shí)期出現(xiàn)的優(yōu)勢(shì)真菌類群相對(duì)數(shù)量較高。同一組成枯落物在不同林分密度下分解過程中一直為優(yōu)勢(shì)菌的真菌、細(xì)菌類群基本相同,但大部分的優(yōu)勢(shì)菌在不同林分密度下枯落物中發(fā)展為優(yōu)勢(shì)菌的時(shí)期存在差異�？萋湮锓纸膺^程中細(xì)菌大多隸屬于變形菌門(Proteobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、放線菌門(Actinobacteria),其中以變形菌門數(shù)量最多;真菌90%以上隸屬于子囊菌門(Leotiomycetes),其余隸屬于擔(dān)子菌門(Agaricomycetes)。(5)分解速率、酶活性、微生物數(shù)量及枯落物性質(zhì)間存在復(fù)雜的相互關(guān)系。兩個(gè)氣候區(qū)枯落物總分解率都與有機(jī)碳含量、C/N、C/P成負(fù)相關(guān),與其它養(yǎng)分元素成正相關(guān)。C/P比、Ca、Mg含量對(duì)不同組成枯落物中真菌、細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)都有重要影響。p H對(duì)不同組成枯落物在短期分解內(nèi)微生物群落結(jié)構(gòu)影響較小,而對(duì)不同分解層枯落物中微生物影響較大。溫帶地區(qū)枯落物初始性質(zhì)與分解速率、微生物數(shù)量的相關(guān)性高于北亞熱帶,且溫帶地區(qū)C/N比較高的枯落物與C/N比較低的枯落物中微生物群落結(jié)構(gòu)受枯落物性質(zhì)的影響差異明顯,表明溫帶地區(qū)枯落物性質(zhì)對(duì)分解的影響更大�？萋湮锓纸膺^程中基本都表現(xiàn)為分解前期與微生物群落結(jié)構(gòu)相關(guān)性較高的環(huán)境因素較多,分解后期減少;真菌比細(xì)菌對(duì)環(huán)境變化更敏感,但細(xì)菌數(shù)量與初始養(yǎng)分的相關(guān)性性高于真菌。在分解過程中一直為優(yōu)勢(shì)菌的真菌類群與細(xì)菌類群基本都分布在坐標(biāo)軸原點(diǎn)附近,受環(huán)境因素的影響較小。在溫帶地區(qū)淀粉酶、內(nèi)切纖維素酶、幾丁質(zhì)酶、β-葡萄糖苷酶、漆酶及多酚氧化酶與總分解率的相關(guān)性較大,而在北亞熱帶淀粉酶、轉(zhuǎn)化酶、內(nèi)切纖維素酶、幾丁質(zhì)酶、β-葡萄糖苷酶與總分解率的相關(guān)性較大。優(yōu)勢(shì)細(xì)菌類群大多與磷酸酶、轉(zhuǎn)化酶相關(guān)性較高,而優(yōu)勢(shì)真菌類群則與纖維素降解酶、木質(zhì)素降解酶相關(guān)性較高。真菌與細(xì)菌對(duì)酶的產(chǎn)生具有協(xié)同作用,優(yōu)勢(shì)菌與非優(yōu)勢(shì)菌對(duì)酶的產(chǎn)生都有重要作用。
【關(guān)鍵詞】：日本落葉松 枯落物分解 微生物 養(yǎng)分釋放 酶活性
【學(xué)位授予單位】：中國林業(yè)科學(xué)研究院
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：S714
【目錄】：

• 摘要5-8
• Abstract8-21
• 第一章 緒論21-32
• 1.1 引言21-29
• 1.1.1 研究背景21
• 1.1.2 項(xiàng)目來源與經(jīng)費(fèi)支持21-22
• 1.1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)22-29
• 1.2 研究目標(biāo)和主要研究?jī)?nèi)容29-31
• 1.2.1 關(guān)鍵科學(xué)問題與研究目標(biāo)29
• 1.2.2 研究?jī)?nèi)容29-31
• 1.3 研究技術(shù)路線31-32
• 第二章 材料與方法32-45
• 2.1 研究區(qū)域概況32-33
• 2.2 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與取樣33-35
• 2.2.1 不同發(fā)育階段林下表層土壤與枯落物研究實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與取樣33-34
• 2.2.2 不同組成枯落物分解實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)與取樣34-35
• 2.3 研究方法35-44
• 2.3.1 枯落物及土壤養(yǎng)分測(cè)定35-36
• 2.3.2 枯落物分解速率與養(yǎng)分釋放率36-37
• 2.3.3 枯落物及土壤p H測(cè)定37
• 2.3.4 枯落物及土壤主要酶活性測(cè)定37-39
• 2.3.5 微生物群落結(jié)構(gòu)研究39-44
• 2.4 數(shù)據(jù)處理44-45
• 第三章 林分不同發(fā)育階段表層土壤及枯落物養(yǎng)分與生物學(xué)特征45-59
• 3.1 不同發(fā)育階段表層土壤與枯落物層養(yǎng)分45-47
• 3.1.1 不同發(fā)育階段表層土壤養(yǎng)分45-47
• 3.1.2 不同發(fā)育階段枯落物層養(yǎng)分含量47
• 3.2 不同發(fā)育階段枯落物貯量、含水率與p H值47-48
• 3.3 不同發(fā)育階段表層土壤與枯落物層酶活性48-51
• 3.3.1 不同發(fā)育階段表層土壤酶活性48-49
• 3.3.2 不同發(fā)育階段枯落物層酶活性49-51
• 3.4 不同發(fā)育階段表層土壤與枯落物層微生物51-56
• 3.4.1 不同發(fā)育階段表層土壤及枯落物層微生物數(shù)量51-52
• 3.4.2 不同發(fā)育階段表層土壤與枯落物層微生物群落組成52-56
• 3.5 小結(jié)與討論56-59
• 第四章 枯落物分解特征59-87
• 4.1 枯落物分解率59-62
• 4.2 枯落物分解過程模型62-64
• 4.3 枯落物分解過程中養(yǎng)分元素含量的動(dòng)態(tài)變化64-75
• 4.3.1 溫帶地區(qū)不同組成枯落物分解過程中養(yǎng)分含量變化64-69
• 4.3.2 北亞熱帶亞高山區(qū)不同組成枯落物分解過程中養(yǎng)分含量變化69-75
• 4.3.3 不同氣候區(qū)枯落物分解過程中養(yǎng)分含量動(dòng)態(tài)變化75
• 4.4 枯落物分解過程中養(yǎng)分殘余率動(dòng)態(tài)變化75-81
• 4.5 枯落物分解過程中含水率變化81-83
• 4.6 枯落物分解過程中p H值動(dòng)態(tài)變化83-84
• 4.7 小結(jié)與討論84-87
• 第五章 枯落物分解過程中酶活性動(dòng)態(tài)變化87-98
• 5.1 溫帶地區(qū)不同組成枯落物分解過程中酶活性動(dòng)態(tài)變化87-92
• 5.2 北亞熱帶亞高山區(qū)不同組成枯落物分解過程中酶活性動(dòng)態(tài)變化92-96
• 5.3 不同氣候區(qū)枯落物分解過程中酶活性動(dòng)態(tài)變化96
• 5.4 小結(jié)與討論96-98
• 第六章 枯落物分解過程中真菌與細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)變化98-124
• 6.1 枯落物分解過程中真菌與細(xì)菌數(shù)量變化98-100
• 6.2 枯落物分解過程中真菌與細(xì)菌種類的變化100-117
• 6.2.1 枯落物分解過程中真菌與細(xì)菌種類聚類分析100-105
• 6.2.2 枯落物分解過程中真菌與細(xì)菌的主要類群動(dòng)態(tài)變化105-117
• 6.3 枯落物分解過程中真菌與細(xì)菌DGGE圖譜分析117-121
• 6.3.1 枯落物分解過程中細(xì)菌DGGE圖譜118-119
• 6.3.2 枯落物分解過程中真菌DGGE圖譜119-121
• 6.4 小結(jié)與討論121-124
• 第七章 枯落物分解過程中生物學(xué)作用機(jī)制124-156
• 7.1 枯落物總分解率與枯落物初始養(yǎng)分含量的相關(guān)分析124-125
• 7.2 枯落物分解過程中微生物數(shù)量與枯落物初始養(yǎng)分含量的相關(guān)分析125-126
• 7.3 枯落物總分解率與酶活性的相關(guān)分析126-127
• 7.4 真菌、細(xì)菌的主要類群與環(huán)境因子的相關(guān)分析127-144
• 7.4.1 溫帶地區(qū)不同組成枯落物分解過程中真菌、細(xì)菌的主要類群與環(huán)境因子的相關(guān)分析127-136
• 7.4.2 北亞熱帶不同組成枯落物分解過程中真菌、細(xì)菌的主要類群與枯落物環(huán)境因子的相關(guān)分析136-143
• 7.4.3 不同氣候區(qū)枯落物分解過程中真菌、細(xì)菌的主要類群與環(huán)境因子的相關(guān)分析143-144
• 7.5 枯落物分解過程中真菌、細(xì)菌的主要類群與酶活性的相關(guān)分析144-154
• 7.5.1 溫帶地區(qū)不同組成枯落物分解過程中真菌、細(xì)菌的主要類群與酶活性的相關(guān)分析144-149
• 7.5.2 北亞熱帶地區(qū)不同組成枯落物分解過程中真菌、細(xì)菌的主要類群與酶活性的相關(guān)分析149-153
• 7.5.3 不同氣候區(qū)枯落物分解過程中真菌、細(xì)菌的主要類群與酶活性的相關(guān)分析153-154
• 7.6 小結(jié)與討論154-156
• 第八章 結(jié)論與展望156-160
• 8.1 結(jié)論156-158
• 8.1.1 日本落葉松不同發(fā)育階段表層土壤與枯落物層養(yǎng)分含量與生物學(xué)特征156
• 8.1.2 不同組成枯落物分解過程156-157
• 8.1.3 不同組成枯落物分解過程中微生物變化157-158
• 8.1.4 枯落物性質(zhì)與生物學(xué)特征的相關(guān)分析158
• 8.2 主要特色和創(chuàng)新之處158-159
• 8.3 展望159-160
• 參考文獻(xiàn)160-169
• 附錄A 細(xì)菌DGGE條帶比對(duì)結(jié)果169-171
• 附錄B 真菌DGGE條帶比對(duì)結(jié)果171-176
• 在讀期間的學(xué)術(shù)研究176-177
• 致謝177-178

【參考文獻(xiàn)】

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1 林開敏,洪偉,俞新妥,黃寶龍;杉木與伴生植物凋落物混合分解的相互作用研究[J];應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào);2001年03期

  本文關(guān)鍵詞：日本落葉松枯落物分解過程及其生物學(xué)特征研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：419941