不同林型对林下土壤理化性质与土壤细菌多样性的影响

摘要

城市林业在城市生态环境建设中具有重要地位。土壤资源是森林能够持续发展与经营的必要物质基础，研究城市森林土壤养分分布情况和土壤微生物群落结构具有重要意义:为城市森林环境的管理和改良提供基础资料和理论依据，推动城市生态环境建设。
　　以东北林业大学城市林业示范基地为取样地，采集8种人工林下土壤:水曲柳林、胡桃楸林、黑皮油松林、黄波罗林、兴安落叶松林、蒙古栎林、白桦林、樟子松林8种林下土样，研究不同森林类型对林下土壤的理化性质影响，结果表明:胡桃楸林下土壤有五项指标在8个样品中为最高值:含水率5.464％，pH值7.273，电导率26.47μS/cm，有机碳含量22.713g/kg，全氮含量2.086g/kg。蒙古栎林下土全磷含量最高，为0.8218 g/kg，土壤全钾含量差异相对较小。相关性分析:含水率与pH值、电导率、全钾全氮含量显著正相关，pH与电导率显著正相关，有机碳与全氮显著正相关。
　　土壤酶活性检测结果显示:土壤过氧化物酶的活性在不同林型间较为接近;多酚氧化酶的活性在胡桃楸林下土中最高，黄波罗林下土中最低;脲酶活性在胡桃楸和水曲柳林下土中数值较高，显著高于其它6个样品;蔗糖酶活性在胡桃楸，水曲柳，黄波罗林下土中数值较高，而在三种针叶树种土壤中活性都很低。
　　土壤微生物群落计数实验结果表明土壤中细菌的生长呈对数曲线，真菌呈近S型曲线，放线菌培养的曲线在各个样品之间差异较大，白桦林下土的生长曲线，早期增长较快，稳定期到来得更早，呈现典型的对数曲线;樟子松林下土，水曲柳林下土，胡桃楸林下土等样品则生长曲线更加平缓，更趋于“匀速生长”。
　　采用宏基因组测序技术对8个样品土壤细菌菌落进行454高通量测序，结果显示土壤细菌主要包括:放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflex）、浮霉菌门（Planctomycetes）、硝化螺旋菌门（Nitrospirae）、芽单胞菌门（Gemmatimonadetes）、疣微菌门（Verrucomicrobia），以上为优势菌门。菌门的相对丰度与土壤含水率、土壤pH值、土壤电导率等理化因素呈显著或极显著正/负相关。变形菌门在8个样品中的丰度占据最大的比例，水曲柳和胡桃楸中的比例最高，分别达到了37.86％和37.19％，是两个样品各自最优势的菌门。而其它6个样品中则相对丰度较低，均在20％-28％之间;放线菌门在8个样品中的丰度均占较大的比例，在兴安落叶松中林下土达到了总量的42.7％，接近微生物总量的一半;白桦林下土和黄波罗林下土，分别达到了40.3％和39.7％;而水曲柳林下土和胡桃楸林下土两个样品与其它6个样品表现出了极大的差异，二者均在20％以下，但仍为优势菌门。这一结果与土壤的含水率，pH值，以及土壤电导率呈一定程度的正相关。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 城市林业与城市林业土壤

1．2．1 城市林业

1．2．2 国内外城市林业研究现状

1．2．3 城市林业中的土壤研究

1．3 土壤微生物研究中的高通量测序

1．3．1 土壤微生物研究现状

1．3．2 土壤研究中的高通量测序技术应用

1．3．3 高通量测序技术在微生物学研究中的应用

1．4 研究地点自然概况

1．5 主要研究内容及意义

2 不同森林类型下土壤理化性质的差异

2．1 材料与方法

2．1．1 样地设置和样品采集

2．1．2 土壤含水量测定

2．1．3 土壤pH值测定

2．1．4 土壤电导率测定

2．1．5 土壤有机碳含量测定

2．1．6 土壤全氮测定及C／N计算

2．1．7 土壤全磷测定

2．1．8 土壤全钾测定

2．2 结果与分析

2．2．1 土壤含水量测定

2．2．2 土壤pH值测定

2．2．3 土壤浸出液电导率测定

2．2．4 土壤有机碳含量测定

2．2．5 土壤全氮含量测定

2．2．6 土壤有机碳氮比C／N

2．2．7 土壤全磷含量测定

2．2．8 土壤全钾含量测定

2．2．9 土壤理化性质相关性分析

2．3 本章小结

3 不同森林类型下土壤酶活性间的差异

3．1 材料与方法

3．1．1 过氧化物酶活性测定

3．1．2 多酚氧化酶活性测定

3．1．3 脲酶活性测定

3．1．4 蔗糖酶活性测定

3．2 结果与分析

3．2．1 过氧化物酶

3．2．2 多酚氧化酶

3．2．3 脲酶

3．2．4 蔗糖酶

3．3 本章小结

4 不同森林类型下土壤主要类群微生物的数量与差异

4．1 材料与方法

4．1．1 土壤微生物培养方法

4．1．2 微生物的分离与培养基的配制

4．2 结果与分析

4．2．1 土壤细菌培养

4．2．2 土壤真菌培养

4．2．3 土壤放线菌培养

4．3 本章小结

5 不同森林类型下土壤细菌的16S rDNA多样性研究

5．1 材料与方法

5．1．1 实验样品

5．1．2 实验设备

5．1．3 实验用试剂

5．1．4 高通量测序实验流程

5．1．5 生物信息分析流程

5．2 结果与分析

5．2．1 土壤总DNA提取凝胶电泳检测

5．2．2 PCR产物电泳

5．2．3 PCR产物文库定量

5．2．4 优化序列数据统计

5．2．5 OTU聚类结果分析

5．2．6 稀释性曲线结果分析

5．2．7 主成分分析

5．2．8 Heatmap热图分析

5．2．9 分类学分析结果

5．3 本章小结

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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