不同林齡木麻黃林地土壤微生態(tài)環(huán)境研究.pdf

1、目前,關(guān)于木麻黃的研究多集中于木麻黃的化感作用,如自毒作用及對(duì)其他植物(微生物)的影響,而關(guān)于木麻黃林地土壤微生態(tài)環(huán)境的綜合研究則鮮見報(bào)道。因此,為緊密結(jié)合海南省海防林的實(shí)際需求,本文選擇了幼齡期、中齡期、及成熟期木麻黃林地,以附近裸地為對(duì)照,對(duì)其林地土壤的養(yǎng)分、理化性質(zhì)、微生物生化活性強(qiáng)度進(jìn)行了測(cè)定,運(yùn)用傳統(tǒng)經(jīng)典方法進(jìn)行了土壤細(xì)菌、真菌的分離,與此同時(shí),結(jié)合Biolog系統(tǒng)進(jìn)行菌種鑒定和土壤微生物功能多樣性的分析。在此基礎(chǔ)之上,進(jìn)一步

2、重點(diǎn)運(yùn)用了基于非培養(yǎng)方法的454測(cè)序技術(shù),分析林地土壤微生物宏基因組序列,揭示木麻黃林地土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu),并分析比較了隨著木麻黃林齡的增長(zhǎng)林地土壤細(xì)菌群落的差異性及動(dòng)態(tài)變化,多項(xiàng)指標(biāo)結(jié)合綜合分析了林地土壤微生態(tài)環(huán)境,這為加強(qiáng)沿海防護(hù)林建設(shè)及未來沿海防護(hù)林更新提供理論指導(dǎo),并為下一步木麻黃化感物質(zhì)的作用途徑與作用機(jī)制研究提供理論依據(jù)。本文主要研究結(jié)果如下:
　　1.隨著林齡的增加,木麻黃林地的土壤全氮量降低,但顯著高于對(duì)照,全磷含量

3、增加,全鉀含量無顯著變化;與此同時(shí),木麻黃林地含水量比對(duì)照高,說明木麻黃林地與對(duì)照相比,具有較強(qiáng)的蓄水能力,木麻黃林地與對(duì)照間土壤容重也存在極顯著差異,但不同林齡木麻黃林地間差異不顯著,各林地的土壤容重在1.27-1.30 g.cm-3之間。土壤pH值也隨著林齡的增加呈現(xiàn)降低趨勢(shì),木麻黃林地中,中齡林的有機(jī)質(zhì)含量、硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量均較幼齡林、成熟林地的有機(jī)質(zhì)含量、硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量高,表明中齡林土壤微生態(tài)環(huán)境對(duì)于植株的生長(zhǎng)較為適宜。<

4、br>　　2.各林地的生化活性強(qiáng)度結(jié)果表明:成熟林的氨化作用極顯著高于對(duì)照、中齡林和幼齡林,硝化作用結(jié)果為幼齡林顯著高于其它林地,而氨化作用、硝化作用強(qiáng)度分別與土壤中氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌的數(shù)量、種類和活性有關(guān),氨化作用和硝化作用與土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量無顯著相關(guān),而與全氮呈顯著相關(guān)。隨著林齡的增長(zhǎng),土壤呼吸作用強(qiáng)度呈現(xiàn)先升后降的趨勢(shì),中齡林、成熟林土壤呼吸強(qiáng)度顯著高于幼齡林,同時(shí),木麻黃林地土壤呼吸強(qiáng)度極顯著高于對(duì)照,即表明木麻黃林地土壤

5、中植物根系數(shù)量、微生物及土壤動(dòng)物的總呼吸強(qiáng)度大于對(duì)照,且在木麻黃林地中,中齡林的呼吸作用強(qiáng)度最大。
　　3.通過對(duì)土壤總呼吸日變化進(jìn)行觀測(cè),結(jié)果表明林地土壤釋放CO2的日變化動(dòng)態(tài),在旱季與雨季存在一定的差異,旱季的木麻黃林地之間,隨著林齡的增長(zhǎng),林地土壤呼吸速率呈現(xiàn)出先顯著升高,中齡林向成熟林過度階段,其土壤呼吸速率又顯著降低,即中齡林土壤呼吸速率最高。而在雨季林地土壤呼吸作用表現(xiàn)為不太明顯的單峰型曲線,土壤呼吸速率的最高值一般出

6、現(xiàn)在下午14:00至18:00間,土壤呼吸速率的變化與土壤含水量的變化趨勢(shì)相似,其中幼齡林土壤呼吸速率與土壤含水量呈顯著正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)為0.852。
　　4.利用傳統(tǒng)經(jīng)典法對(duì)4個(gè)林地的土壤微生物進(jìn)行分離與鑒定,一共分離得到細(xì)菌23株,真菌11株。其中對(duì)照分離得到細(xì)菌6株,真菌4株;幼齡林分離得到細(xì)菌6株,真菌2株;中齡林分離得到細(xì)菌7株,真菌2株;成熟林分離得到細(xì)菌4株,真菌3株。并通過Biolog微生物鑒定系統(tǒng)鑒定出細(xì)菌23

7、株,真菌7株。
　　5.對(duì)照和成熟林林地土壤微生物對(duì)碳源的利用率高于中齡林與幼齡林, Shannon-Wiener指數(shù)(H′)、McIntosh、Simpson多樣性指數(shù)隨著林齡的增加呈現(xiàn)上升趨勢(shì), H′在林地間達(dá)到了顯著差異,幼齡林和中齡林的McIntosh、Simpson多樣性指數(shù)無顯著差異。主成分分析結(jié)果表明,從31個(gè)因素中提取的與碳源利用相關(guān)的主成分1、主成分2分別能解釋變量方差的74.57％和14.51%,在主成分分異中

8、起主要貢獻(xiàn)作用的是單糖和氨基酸類。
　　6.通過Roche454平臺(tái)測(cè)序后,林地土壤樣品共獲有效序列65328條,木麻黃林地的序列條數(shù)結(jié)果大小順序?yàn)?中齡林,幼齡林,成熟林。在97%的序列相似度下對(duì)序列進(jìn)行歸類,共獲得4767個(gè)OTUs,通過OTU豐度的PCA分析表明:幼齡林和對(duì)照的距離較近差異較小,進(jìn)一步對(duì)4個(gè)林地進(jìn)行聚類分析的結(jié)果為:幼齡林與對(duì)照聚為一類,中齡林為一類,成熟林為一類。綜合分析結(jié)果表明:隨著木麻黃林齡的增長(zhǎng),林地

9、土壤微生物群落存在明顯差異,其中中齡林的土壤微生物在各個(gè)分類水平上都最為豐富,且隨著林齡的增長(zhǎng),微生物的變化趨勢(shì)為先增后降。
　　總之,不同林齡木麻黃林地土壤表現(xiàn)出不同的微生態(tài)環(huán)境特征,隨著林齡的增長(zhǎng),林地表現(xiàn)出酸化的趨勢(shì),中齡林地的有機(jī)質(zhì)、有效態(tài)氮、呼吸作用強(qiáng)度均高于幼齡林和成熟林,基于傳統(tǒng)經(jīng)典法和分子生物學(xué)方法分析林地土壤微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn),中齡林的微生物最為豐富。綜合分析表明,隨著木麻黃林齡的增長(zhǎng),林地土壤微生物的變化和林地