原始红松林土壤微生物多样性与土壤理化性质、酶活性的关系

摘要

小兴安岭原始红松林是我国针阔混交林带内最典型、最重要的生态系统，具有丰富的物种多样性和生态系统稳定性，生产力水平极高。在原始红松林中，地下土壤生态系统与土壤微生物之间存在着密切的关系，土壤为土壤微生物提供了生命活动的场所，而土壤微生物通过新陈代谢活动向土壤提供了酶的来源，并且还能对土壤理化性质条件起到敏感的指示作用。因此，研究土壤微生物与土壤理化性质、酶活性的关系能够准确的评价原始红松林土壤生态系统的健康状况，为原始红松林的保护提供基础理论。
　　本研究以伊春市带岭区凉水国家级自然保护区内的紫椴红松林、臭冷杉红松林为研究对象，选取白桦次生林和兴安落叶松人工林作为对照林型，采用土壤理化性质常规分析方法、稀释平板法、BIOLOG-ECO微平板法对紫椴红松林、臭冷杉红松林、兴安落叶松林、白桦林土壤微生物多样性及其与土壤理化性质、酶活性的关系进行了研究，以期为原始红松林的保护提供基础理论。研究结果表明:
　　1、在4种林型中，土壤含水率表现为0-20cm层＞表层，并且臭冷杉红松林和紫椴红松林土壤含水率显著高于兴安落叶松人工林和白桦次生林（P＜0.05）。土壤养分含量均随着土层的加深而表现为逐渐降低的趋势。土壤有机质含量在表层、0-20cm层中以紫椴红松林最高，且各林型间差异显著。水解氮含量在各土层中以紫椴红松林和白桦次生林最高，与其他林型相比达到显著或极显著差异水平（P＜0.01、P＜0.05）。速效钾含量在各土层中以臭冷杉红松林最高（P＜0.01、P＜0.05）。有效磷含量在表层土壤中以兴安落叶松人工林最高(P＜0.01、P＜0.05)，在0-20cm土层中以白桦次生林最高(P＜0.05)。4种林型的土壤pH均小于7，属于酸性土壤。
　　2、土壤酶活性随着土层的加深均表现出显著降低的趋势(P＜0.05)。过氧化氢酶以臭冷杉红松林和兴安落叶松人工林最高，与紫椴红松林和白桦次生林相比达到显著差异水平（P＜0.05）。β-葡萄糖苷酶活性在表层土壤中以臭冷杉和紫椴红松林最高，在0-20cm层中，各林型土壤β-葡萄糖苷酶活性无显著差异。多酚氧化酶活性以兴安落叶松林最高，与其他林型相比差异显著（P＜0.05）。土壤脲酶活性以紫椴红松林最高，与其他林型相比达到显著水平(P＜0.05)。土壤酸性磷酸酶活性在各土层中以臭冷杉红松林和白桦次生林最高，与其他林型相比差异显著(P＜0.05)。
　　3、在对土壤微生物可培养类群多样性进行研究后发现，土壤微生物三大类群的总体数量表现为紫椴红松林＞臭冷杉红松林＞白桦次生林＞落叶松人工林。臭冷杉红松林和紫椴红松林中细菌的多样性指数较高;白桦次生林三大类群的多样性指数变化规律与原始红松林相似，但以真菌的多样性指数J和D最高;兴安落叶松人工林细菌的多样性指数高于真菌和放线菌，但放线菌多样性指数H和丰富度指数S高于真菌。
　　4、不同林型土壤微生物群落多样性表现为，紫椴红松林、臭冷杉红松林土壤微生物AWCD值高于兴安落叶松人工林和白桦次生林，对单一碳源利用能力较强。紫椴红松林、臭冷杉红松林的土壤微生物群落结构多样性指数SW、SP和Mclntosh显著高于兴安落叶松人工林和白桦次生林。4种林型土壤微生物对碳源的利用率随土层的加深而降低，在不同层土中土壤微生物对6种碳源的利用率以紫椴原始红松林最高，依次为臭冷杉红松林、白桦次生林、兴安落叶松人工林。
　　5、土壤微生物多样性与部分土壤理化性质呈显著或极显著的相关性。土壤温度、含水率与微生物多样性无显著相关性，而土壤养分和pH值与微生物数量、群落多样性指数、AWCD、碳源利用率呈显著或极显著正相关（P＜0.01、P＜0.05）。
　　6、土壤微生物多样性与土壤酶活性也存在密切的相关性。土壤酶活性与微生物数量、群落多样性指数SW、SP呈显著或极显著的正相关，与群落均匀度指数Mclntosh呈显著或极显著负相关。土壤微生物碳源利用率、AWCD值与土壤酶活性同样存在显著或极显著的正相关关系(P＜0.01、P＜0.05)。

目录

摘要

1 绪论

1．1 原始红松林研究进展

1．1．1 原始红松林的地理分布

1．1．2 原始红松林的生态功能

1．2 土壤微生物的地位和作用

1．3 土壤微生物研究进展

1．3．1 土壤微生物与植被的关系

1．3．2 土壤微生物与土壤的关系

1．3．3 土壤微生物的研究方法

1．4 土壤酶研究进展

1．4．1 土壤酶与土壤养分

1．4．2 土壤酶与土壤微生物

1．5 研究目的及意义

2 材料与方法

2．1 研究地概况

2．1．1 气候条件

2．1．2 土壤条件

2．1．3 植被类型

2．2 样地选设

2．3 土样采集

2．4 研究方法

2．4．1 土壤理化性质测定

2．4．2 土壤酶活性测定

2．4．3 土壤微生物测定

2．5 数据统计

3 结果与分析

3．1 原始红松林的土壤理化性质

3．1．1 土壤含水率垂直变化

3．1．2 土壤养分的垂直分布

3．1．3 小结

3．2 原始红松林的土壤酶活性

3．2．1 土壤过氧化氢酶的垂直分布

3．2．2 土壤β-葡萄糖苷酶的垂直分布

3．2．3 土壤多酚氧化酶的垂直分布

3．2．4 土壤脲酶的垂直分布

3．2．5 土壤酸性磷酸酶的垂直分布

3．2．6 小结

3．3 原始红松林土壤微生物多样性

3．3．1 土壤微生物三大类群数量分析

3．3．2 土壤微生物三大类群的多样性指数

3．3．3 土壤微生物群落平均吸光值(AWCD)分析

3．3．4 土壤微生物群落多样性分析

3．3．5 土壤微生物群落碳源利用多样性分析

3．3．6 小结

3．4 土壤微生物多样性与土壤理化性质的关系

3．4．1 土壤微生物数量与土壤理化性质的关系

3．4．2 土壤微生物群落多样性与土壤理化性质的关系

3．4．3 土壤微生物群落碳源利用多样性与土壤理化性质的关系

3．4．4 小结

3．5 土壤微生物多样性与土壤酶活性的关系

3．5．1 土壤微生物数量与土壤酶活性的关系

3．5．2 土壤微生物群落多样性与土壤酶活性的关系

3．5．3 土壤微生物群落碳源利用多样性与土壤酶活性的关系

3．5．4 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢

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