格氏栲林窗土壤微生物群落功能多样性季节动态特征

摘要

【目的】林窗作为森林生态系统中的小尺度干扰,对森林土壤养分循环与微生物群落功能多样性维持起着重要作用。明确不同林窗大小土壤养分和微生物群落功能多样性及其季节动态响应机制,有助于改善格氏栲林土壤生态环境。【方法】以格氏栲天然林林窗为对象,采用Biolog微平板法,研究不同林窗大小土壤理化性质、碳源利用能力和代谢特征的季节动态变化规律。【结果】(1)林窗生长季土壤温度、速效钾含量显著高于非生长季,pH值、速效磷含量显著低于非生长季。林窗形成促进了土壤pH值升高与速效钾积累,加速了微生物对碱解氮与速效磷的吸收和利用。(2)林窗生长季土壤微生物平均颜色变化率在培养的中后期显著高于非生长季。林窗内土壤微生物在生长季中主要利用碳源为羧酸、多聚物和氨基酸类,在非生长季中主要利用碳源为氨基酸类和羧酸类。(3)林窗土壤微生物功能多样性指数中,生长季Shannon-Wiener和Pielou指数显著高于非生长季,Simpson指数显著低于非生长季。林窗面积对生长季土壤微生物群落功能多样性指数影响不明显。非生长季小林窗Simpson指数最高,中林窗Shannon-Wiener指数和Pielou指数最高。(4)广义线性模型表明,林窗生长季的土壤温度和土壤速效钾含量升高有利于土壤微生物常见种优势度升高;非生长季土壤碱解氮含量降低,速效钾含量升高有利于微生物功能多样性升高。【结论】生长季林窗内土壤微生物群落功能多样性保持较高水平,土壤养分循环效率高;非生长季非林窗土壤环境有利于土壤微生物生长代谢,维持土壤生态系统功能。林窗形成导致土壤温度与速效养分含量的异质性是影响土壤微生物群落代谢特征和功能多样性的主要因素。