桉树人工林土壤微生物活性与群落功能多样性

摘要

土壤微生物是有机物分解的主要承担者，其种类组成与活性直接影响森林物质循环和养分供应，并能及时反映土壤肥力与质量的细微变化。桉树人工林因其造林前的炼山、挖坑等以及营林后频繁而强烈的抚育(追肥、除草等)，改变了原有土壤结构与环境，可能引起土壤微生物群落结构及其功能的显著变化，影响土壤养分平衡。为探讨桉树人工林与土壤微生物活性和群落功能多样性之间的关系，采用静态碱液吸收法对2年生、3年生和5年生尾巨桉林以及杂交相思林、杉木林和马尾松林的土壤呼吸进行为期1年的观测，采用熏蒸法和BIOLOG微平板分析法分别研究了上述林地土壤微生物生物量以及土壤微生物群落功能多样性，取得以下主要进展：
　　 (1)桉树近熟林土壤呼吸速率显著高于杂交相思、马尾松和杉木林，桉树幼龄林较低，桉树种植加快了土壤有机物周转速度，施肥、凋落物易分解性、桉树生长旺盛、林地土壤水热条件剧烈波动是其主要成因。6种林分的土壤呼吸均表现出比较明显的季节波动变化，3年生桉树林和5年生桉树林的土壤呼吸速率较高，2年生桉树林的土壤呼吸速率较低，不同人工林之间的土壤呼吸速率相差较大。对土壤呼吸影响较大的因子为土壤温度和土壤含水量，二者可以共同解释土壤呼吸变化的58%～75%。桉树林的土壤呼吸速率对土壤温度有较高的敏感性，与桉树林相比，杂交相思林、杉木林和马尾松林的土壤呼吸速率对土壤温度的敏感性不高。
　　 (2)桉树造林显著提高土壤微生物生物量，桉树林土壤养分供应能力高于杂交相思、杉木和马尾松林，桉树施肥、凋落物以及水热环境有利于土壤微生物发育。6种林分土壤微生物生物量的含量相差较大，与土壤有机碳、全氮、碱解氮和有效磷等均有较显著的相关关系。桉树林土壤微生物生物量的含量相对较高，土壤微生物生物量碳、氮、磷的含量均是5年生桉树林最高，3年生桉树林次之，2年生桉树林最低。与桉树林相比，杂交相思林、杉木林和马尾松林的土壤微生物生物量相对较低。
　　 (3)桉树造林显著提高土壤微生物群落功能多样性以及有机物转化功能，桉树林土壤微生物多样性指数随林龄增加而增高，不同林龄桉树土壤微生物碳代谢功能群结构相似。6种林分土壤微生物群落利用单一碳源的AWCD值均随时间的延长而逐渐升高，各林分土壤微生物群落之间碳源利用的能力相近。桉树林土壤微生物群落的Simpson多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数和Shannon均匀度指数均表现为5年生桉树>3年生桉树>2年生桉树。其中，除杉木林的Simpson多样性指数高于桉树林外，Shannon-Wiener多样性指数和Shannon均匀度指数均表现为桉树林高于杂交相思林、杉木林和马尾松林。糖类、氨基酸类、多聚物、羧酸类和芳香类等5类碳源能对6种林分土壤微生物群落产生较大的影响。在对不同碳源类型的利用过程中，3种桉树林之间的土壤微生物群落表现出相似的碳代谢功能群结构，而与其他林分相比则不同。

目录

文摘

英文文摘

第一章 国内外研究概况

1.1 桉树人工林及其土壤质量变化

1.2 森林土壤呼吸

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 土壤呼吸的测定方法

1.2.3 土壤呼吸的影响因素

1.3 土壤微生物生物量

1.3.1 土壤微生物生物量碳

1.3.2 土壤微生物生物量氮

1.3.3 土壤微生物生物量磷

1.3.4 土壤微生物生物量的测定方法

1.4 土壤微生物群落功能多样性

1.5 研究目的和意义

第二章 研究地区概况与研究方法

2.1 研究地区自然概况

2.2 研究方法

2.2.1 土壤样品的采集与处理

2.2.2 土壤理化性质的测定

2.2.3 土壤呼吸的测定

2.2.4 土壤微生物生物量的测定

2.2.5 土壤微生物群落功能多样性的测定

2.3 数据处理

第三章 结果与分析

3.1 不同林分土壤温湿度的变化特征

3.1.1 土壤温度

3.1.2 土壤含水量

3.2 不同林分土壤呼吸的变化特征

3.2.1 季节变化

3.2.2 影响因子

3.3 不同林分土壤微生物生物量的变化特征

3.3.1 不同林分土壤微生物生物量

3.3.2 不同林分土壤微生物生物量与理化性质的相关分析

3.3.3 不同林分土壤微生物生物量与化学计量的变化特征

3.4 土壤微生物群落功能多样性的变化特征

3.4.1 土壤微生物对碳源的利用

3.4.2 土壤微生物群落功能多样性指数的变化

3.4.3 土壤微生物对碳源利用的主成分分析

3.5 讨论

3.5.1 土壤微生物与桉树人工林土壤养分平衡

3.5.2 桉树人工林土壤退化风险及其防控措施

第四章 结论

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文