广西森林土壤微生物特征及空间格局

摘要

土壤微生物是陆地生态系统中最活跃的成分，其分布以及活动是森林生态环境综合评价的主要依据之一，在对退化生态系统的恢复上，扮演着“先锋者”的角色，在森林生态系统物质循环和能量转换中占有不可替代的重要地位，对林木营养有着重要意义。广西作为林业大省，随着发展步伐的迈进也从中带来了许多森林生态问题。研究广西森林区域土壤微生物特征及空间格局，可以为广西的生态环境建设、森林可持续利用和经济的可持续发展提供了科学依据。本文以广西具有代表性的森林类型为研究对象，通过野外调查取样和室内分析，用经典统计学描述了土壤微生物的总体特征，用地统计方法揭示了土壤微生物的空间分布格局，用分形维数模型探讨了土壤微生物指标间的关系。主要结论如下：
　　 ⑴位于南亚热带季风常绿阔叶林地带的桂中石灰岩石山青冈栎仪花青檀林区(Ⅰ A2b)，微生物生物量和微生物类群数量极高。所有森林片区中MBP含量较低，值各指标的变异系数均很大，在41.31％-116.72％之间，呈强度变异(CV＞40％)。随着森林类型发生的变化，各个森林片区间的微生物总数也有所不同，微生物总数的大小排序为:Ⅰ A2b＞Ⅱ A1b＞Ⅰ A1b＞Ⅰ A1a＞Ⅰ B2a＞Ⅰ A2a＞Ⅱ A1a。土壤微生物3大类群中真菌所占比例均较低，除了Ⅰ A2a、Ⅰ B2a外，广西各森林片区的土壤细菌类群数量占优势，表现为:细菌数量＞放线菌数量＞真菌数量，细菌所占的比例基本达到50％、放线菌比例为40％左右，其中真菌比例仅为6％。
　　 ⑵通过对不同空间插值方法的比较得出，广西森林土壤微生物生物量和微生物数量用普通克里格插值法较其他方法更能准确的反应出其空间结构性。
　　 ⑶空间分析结果表明，与传统的土壤微生物随机分布假说不同，广西森林土壤微生物空间分布明显，在不同程度上呈现出不同空间格局。微生物生物量各个指标块金值/基台值除了MBP外均低于15％，表明其空间变异主要由气候、土壤性质、母质、地形等结构性因素引起的，随机因素对其空间分布的贡献值较小。各个微生物指标中除了MBN的变程较小外，其余指标变程均较大、且接近，其空间异质性强，所有土壤微生物指标的均匀性都很好，分维数D均大于1.9。广西森林土壤微生物生物量C、微生物生物量N、细菌数量、放线菌数量在经纬度、高程上变现出相似的变化趋势，与广西气候带和土壤带递变有着相似的结构性。
　　 ⑷广西森林土壤微生物因子间，除了真菌与其它各个因子没有表现出显著相关外，其余各个因子相互间都存在着显著的相关性;海拔与MBC、MBN、真菌存在极显著的正相关性，坡度、坡向与真菌数间存在显著的正相关，表明地形因子对土壤微生物有着重要的影响。
　　 ⑸广西森林土壤微生物量和微生物数量除了土壤MBC与土壤真菌，土壤MBP与真菌和放线菌的相关性达到了显著水平（P＜0.05），体现出了良好的分形关系外，其余的微生物量和微生物数量均不存在分形关系。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 引言

1．2 研究目的与意义

1．3 国内外研究现状

1．3．1 土壤微生物时空格局的研究

1．3．2 土壤微生物影响因子的研究

1．3．3 森林土壤微生物的研究

1．3．4 地统计学在土壤微生物研究中的应用

1．3．5 研究展望

1．3．6 研究技术路线

第二章 研究内容和研究方法

2．1 主要研究内容

2．1．1 广西不同森林片区类型土壤微生物特征

2．1．2 广西森林土壤微生物生物量和微生物数量的空间格局

2．1．3 广西森林土壤微生物的合理插值研究

2．1．4 广西森林土壤微生物指标间及与地形因子的相互关系

2．2 研究区概况

2．2．1 广西森林自然条件概况

2．2．2 广西森林植被分区概况

2．2．3 广西森林土壤类型概况

2．3 研究方法

2．3．1 样地建设及样品采集

2．3．2 样品分析方法

2．3．3 样本点坡度和高程信息的提取

2．3．4 数据分析方法

第三章 广西不同森林片区土壤微生物总体特征

3．1 广西不同森林片区土壤微生物特征

3．1．1 桂东北山地栲树林杉木林毛竹林区(ⅠA1a)

3．1．2 桂东山地丘陵刺栲林厚壳桂林马尾松林区(ⅠA2a)

3．1．3 桂北石山林山地青冈鹅耳栎林栲类林杉木林区(ⅠA1b)

3．1．4 桂中石灰岩石山青冈栎仪花青檀林区(ⅠA2b)

3．1．5 桂西北原西部落叶栎类林细叶云南松林区(ⅠB2a)

3．1．6 桂东南丘陵滨海平原榄类林红鳞蒲桃林红树林区(ⅡA1a)

3．1．7 桂西南石山山地丘陵蚬木林八角林区(ⅡA1b)

3．2 广西不同森林片区土壤微生物的多重比较

3．3 小结与讨论

第四章 广西森林土壤微生物量空间格局

4．1 广西森林土壤微生物生物量的K-S检验

4．2 广西森林土壤微生物生物量的空间自相关分析

4．3 广西森林土壤微生物生物量的空间变异特征

4．3．1 广西森林土壤微生物生物量的空间变异特征

4．3．2 广西森林土壤微生物生物量的空间异质性比较

4．4 广西森林土壤微生物生物量的空间格局

4．4．1 广西森林土壤微生物生物量C的空间格局

4．4．2 广西森林土壤微生物生物量N的空间格局

4．4．3 广西森林土壤微生物生物量P的空间格局

4．4．4 广西森林土壤微生物生物量C／N的空间格局

4．5 土壤微生物生物量的趋势分析

4．6 小结与讨论

第五章 广西森林土壤微生物数量空间格局

5．1 广西森林土壤微生物数量的K-S检验

5．2 广西森林土壤微生物数量的空间自相关分析

5．3 广西森林土壤微生物数量的空间变异特征

5．3．1 广西森林土壤微生物数量的空间变异特征

5．3．2 广西森林土壤微生物数量的空间异质性比较

5．4 广西森林土壤微生物数量的空间格局

5．4．1 广西森林土壤微生物细菌的空间格局

5．4．2 广西森林土壤微生物真菌的空间格局

5．4．3 广西森林土壤微生物放线菌的空间格局

5．5 土壤微生物数量的趋势分析

5．6 小结与讨论

第六章 不同插值方法之间的比较

6．1 各插值方法之间的比较研究

6．1．1 普通克里格与反距离插值法两种空间插值法的比较

6．1．2 普通克里格与反距离插值法两种空间插值图的比较

6．2 小结

第七章 土壤微生物因子的相关分析

7．1 广西森林土壤微生物因子间的简单相关关系

7．2 土壤微生物指标与地形因子的简单相关分析

7．3 土壤微生物种群数量与微生物生物量的分形特征研究

第八章 主要研究结论与研究展望

8．1 主要结论

8．2 研究特色及可能存在的创新点

8．3 存在的问题及展望

参考文献

附录

致谢