辽东栎枯落叶分解过程中叶际氨基糖及微生物量动态变化特征研究

摘要

枯落叶分解是生态系统物质循环和能量转换的主要途径，其为微生物生长提供能量、为植物生长提供养分、影响生态系统碳贮藏、影响全球气候变化。现有研究表明枯落叶分解过程主要由微生物主导，但是关于枯落叶分解过程中微生物生物量及其细胞壁残体物质氨基糖的变化情况目前并不清楚。因此，本研究以枯落叶分解过程中的微生物量及其产物作为研究对象，聚焦枯落叶分解过程中枯落叶叶际微生物生物量和微生物细胞壁残体物质氨基糖的变化特征，通过分析枯落叶分解过程中环境因子的变化对枯落叶叶际微生物生物量生态化学计量学特征及叶际氨基糖含量的影响，试图阐明枯落叶分解过程中环境因子驱动-底物有效性及基质质量改变-枯落叶微生物生物量及其生态化学计量特征调整-叶际氨基糖含量分解/积累之间的关系及其相互作用关系，明确微生物细胞壁产物氨基糖在枯落叶分解过程的动态变化特征及其参与的微生物生物量生态化学计量特征调控过程，以期更深入的了解枯落叶分解过程中微生物的作用过程和机理，丰富枯落叶分解过程理论。研究结果表明： 1. 枯落叶分解过程中，枯落叶叶际微生物生物量与枯落叶水分含量之间的相关性系数大小的变化顺序为枯落叶微生物生物量碳(LMBC) <微生物生物量氮(LMBN)<叶微生物生物量磷(LMBP)，相关性系数分别为0.38，0.59，0.74，叶际微生物生物量P含量显著受水分含量影响；枯落叶分解过程中，叶际微生物生物量碳、氮、磷含量显著受季节变化、分解克数和放置层次变化的影响，其中季节变化引起的水分和温度条件改变是导致枯落叶叶际微生物生物量变化的主要因素；枯落叶叶际微生物生物量C、N含量的最大值出现于9月份，而枯落叶叶际微生物生物量P含量的最大值出现于10月份，表现为滞后效应，枯落叶叶际微生物生物量C、N和P的时空变化具有非同步性。 2. 水分含量的变化影响枯落叶叶际微生物生物量生态化学计量特征，特别对于枯落叶叶际微生物量C:P和N:P，叶际微生物生物量P含量的波动是造成叶际微生物生物量C:P及N:P变化的主要因素；季节和分解克数的变化极显著影响叶际微生物生物量及其生态化学计量特征，而分解袋放置层次对叶际微生物生物量生态化学计量特征没有影响；水分对枯落叶叶际微生物生物量生态化学计量学特征具有可塑性，枯落叶叶际微生物生物量生态化学计量特征在不同枯落叶水分含量条件下呈现不同特点，高水分含量条件下呈现稳态特征，低水分条件下呈现非稳态特征，水分含量从高到低的改变导致了微生物生态化学计量学特征由稳态特征向非稳态的转变，这一过程是动态平衡的。 3. 枯落叶分解过程中，枯落叶叶际氨基甘露糖含量显著高于氨基半乳糖，这种情况在土壤中恰好相反，表现为氨基半乳糖含量显著高于氨基甘露糖。枯落叶分解过程中叶际氨基葡萄糖/胞壁酸比值与枯落叶C:N的变化趋势一致，反应了枯落叶分解过程中微生物群落结构的变化，由初始真菌占优势逐渐转变为细菌占优势，细菌细胞壁残体物质胞壁酸随着枯落叶分解的进行持续积累；枯落叶分解过程中氨基葡萄糖和胞壁酸可以作为碳源/氮源在微生物有需求的时候进行补充，氨基糖的积累与分解过程同时发生，取决哪一个过程占据主导优势；枯落叶叶际具有高于土壤的氨基糖含量，随着枯落叶分解的进行，氨基糖总量总体呈现逐渐上升的趋势，反映了微生物细胞壁产物在枯落叶系统的逐渐积累过程。 4. 枯落叶分解过程中环境因子（水分、温度）对枯落叶叶际微生物生物量和生态化学计量学特征的影响比枯落叶基本理化性质（可溶性碳、氮、磷等）对其影响更加强烈，环境因子和枯落叶基本性质分别解释了12.16%和4.28%的变异，两者共同解释了42.28%的变异；枯落叶分解过程中环境因子对于枯落叶叶际氨基糖含量的影响略强于枯落叶基本理化性质，温度的变化是最主要的影响因素，两者共同解释了21.09 %的变异，大于环境因子和枯落叶基本理化性质单独作用的结果；枯落叶分解过程中氨基糖作为重要的碳源和氮源在微生物对碳氮有需求的时候分解，维持微生物体生态化学计量特征的平衡，使微生物生物量C:N保持基本稳定的状态；枯落叶叶际氨基糖含量的分解/积累动态平衡由水分温度条件-底物养分有效性和底物质量-微生物生物量及其生态化学计量学特征的综合作用所主导，其相互作用促进枯落叶的分解。

目录

声明

第一章 绪论

1.1研究背景与意义

1.2国内外研究现状

第二章 研究区概况与研究方法

2.1研究区概况：

2.2研究内容：

2.3技术路线

2.4研究方法

2.5所需主要仪器设备和试剂：

2.6试验数据处理及分析

第三章 枯落叶分解过程中叶际微生物生物量碳、氮、磷含量的动态变化特征

3.1引言

3.2 结果与分析

3.3讨论

3.4小结

第四章 枯落叶分解过程中叶际微生物生物量C、N、P生态化学计量比的动态变化特征

4.1引言

4.2结果与分析

4.3 讨论

4.4小结

第五章 枯落叶分解过程中叶际氨基糖含量的动态变化特征

5.1引言

5.2结果与分析

5.3讨论

5.4小结

第六章 环境因子、叶际微生物生物量及其生态化学计量特征对叶际氨基糖含量的影响

6.1引言

6.2结果与分析

6.3讨论

6.4小结

第七章 结论

7.1 主要结论

7.2研究不足及展望

参考文献

致谢

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