不同经营模式对东北红松天然次生林土壤酶活性及微生物特性的影响

摘要

天然次生林由于具有良好的经济效益和生态价值,因而选择合理的天然次生林经营模式对实现森林多目标功能经营具有重要意义。本研究以黑龙江省哈尔滨市丹青河林场四种经营模式(传统森林经营模式(FM1)、目标树森林经营模式(FM2)、调整育林法森林经营模式(FM3)和无干扰森林经营模式(FM4))的东北红松天然次生林为研究对象,分别研究四种经营模式对土壤酶活性、微生物数量、微生物生物量以及微生物碳源利用和功能多样性的差异,并探讨土壤化学性质对这些土壤酶活性及微生物指标的影响。结果如下：
　　(1)四种森林经营模式下东北红松天然次生林上层(0～20cm)土壤酶活性（蔗糖酶、脲酶、蛋白酶、酸性磷酸酶以及过氧化氢酶）、微生物数量（细菌、放线菌、真菌以及微生物总数）、微生物生物量（微生物生物量碳、微生物生物量氮以及微生物生物量磷）均显著高于下层(20～40cm)土壤(p＜0.05)。
　　(2)五种土壤酶活性在上层土壤中均表现为FM1＞FM2≈FM3≈FM4。在下层土壤中,蔗糖酶表现为FM1≈FM2≈FM3＞FM4,蛋白酶和酸性磷酸酶活性也是FM1＞FM2≈FM3≈FM4;脲酶活性在FM1中显著高于FM3和FM4(p＜0.05),但与FM2之间无显著差异(p＞0.05);过氧化氢酶活性则是FM1和FM3（二者间差异不显著）显著高于FM2和FM4（二者间差异不显著）(p＜0.05)。
　　(3)在两个土层,四种经营模式林分土壤细菌的数量最多,放线菌次之,而真菌数量最少;土壤细菌数量和微生总数都是FM4＞FM1≈FM2≈FM3,真菌数量则表现为FM1＞FM2≈FM3≈FM4。土壤放线菌数量在四种林分上层土壤中无显著差异(p＞0.05);而在下层土壤,则是FM1林分土壤放线菌数量最少,FM2、FM3、FM4之间则无显著差异(p＞0.05)。
　　(4)土壤微生物生物量碳在上层土壤中表现为FM1＞FM2≈FM3≈FM4;而在下层土壤中则是FM1＞FM2≈FM3＞FM4。微生物生物量氮在两个土层中均是FM1＞FM3＞FM2＞FM4。在表层土壤中,FM1微生物生物量磷含量显著高于其他三种模式(p＜0.05),FM2也显著高于FM4(p＜0.05),FM3和FM2、FM4之间都没有显著差异(p＞0.05);在下层土壤中则是FM1≈FM2≈FM3＞FM4。
　　(5) FM1林分土壤微生物碳源利用最弱且与其他三种模式差异显著(p＜0.05),功能多样性最低;FM4的土壤微生物碳源利用最强,功能多样性最高;而FM2和FM3两种森林经营模式土壤微生物碳源利用和功能多样性处于FM1和FM4之间,且两者之间没有显著差异(p＞0.05)。
　　(6)土壤有机碳均是影响土壤酶活性、微生物数量以及微生物生物量含量的主要因子;土壤全氮也是影响脲酶和蛋白酶活性、土壤微生物生物量碳和生物量氮含量的主要因子;土壤全磷也是影响土壤酸性磷酸酶活性和微生物生物量磷的主要因子;碱解氮也主要影响着土壤细菌数量和微生物生物量氮含量;土壤酸碱度也是影响土壤真菌分布的主要因子之一。而碱解氮、速效钾、速效磷、有机碳和碳氮比则显著影响着土壤微生物对碳源的利用。
　　(7)不同经营模式表层土壤质量综合评价表明,FM1的得分最高,土壤质量最佳;FM4林分土壤质量最差;FM2、FM3两种森林经营模式处于中间水平,但FM2要略好一些。
　　传统森林经营模式(FM1)整体上有利于土壤酶活性的提高和土壤微生物生物量的积累,对土壤碳素和氮素的周转也较为有利,对土壤真菌的生长也有促进作用,土壤质量最佳;但却不利于细菌的生长,也会降低土壤微生物的碳源利用能力和功能多样性。无干扰森林经营模式(FM4),具有较高的土壤细菌数量和微生物总数,微生物对碳源的利用能力和功能多样性也相对较高。目标树(FM2)和调整育林法两种森林经营模式(FM3)处于两者之间,且整体差别不大,表层土壤质量的综合评价也基本与这一结果相符。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 研究背景及目的

1．2 土壤酶及土壤微生物研究进展

1．2．1 土壤酶研究进展

1．2．3 土壤微生物数量研究进展

1．2．3 土壤微生物生物量研究进展

1．2．4 土壤微生物多样性研究进展

第二章 研究材料与方法

2．1 样地设置与样品采集

2．2 实验方法

2．3 数据处理

第三章 不同经营模式对土壤酶活性的影响

3．1 土壤酶活性的差异

3．2 土壤化学性质与土壤酶活性的关系

第四章 不同经营模式对土壤微生物数量的影响

4．1 土壤微生物数量的差异

4．2 土壤化学性质与微生物数量的关系

第五章 不同经营模式对土壤微生物生物量的影响

5．1 土壤微生物生物量差异

5．2 土壤微生物熵差异

5．3 土壤化学性质与微生物生物量的关系

第六章 不同经营模式对土壤微生物功能多样性的影响

6．1 土壤微生物碳源种类平均利用的动态特征

6．2 土壤微生物碳源类型利用的比较

6．3 土壤微生物对碳源种类利用的能力

6．4 土壤化学性质对土壤微生物碳源种类利用的影响

6．5 土壤微生物功能多样性指数的差异

第七章 不同经营模式土壤质量综合评价

第八章 讨论与总结

8．1 讨论

8．1．1 土壤酶活性的影响分析

8．1．2 土壤微生物数量的影响分析

8．1．3 土壤微生物生物量的影响分析

8．1．4 土壤微生物功能多样性的影响分析

8．2 总结

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表的学术论文目录