馬尾松人工林林窗對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的影響.pdf

1、土壤細(xì)菌在土壤物質(zhì)循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，研究土壤細(xì)菌群落變化對(duì)于揭示森林土壤生態(tài)系統(tǒng)機(jī)理具有重要意義。土壤細(xì)菌多樣性是影響人工林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要因素，具有較高細(xì)菌多樣性的生態(tài)系統(tǒng)相對(duì)較為穩(wěn)定。林窗干擾是森林更新發(fā)展的的驅(qū)動(dòng)因素之一，對(duì)維持森林的更新和細(xì)菌多樣性具有重要作用。馬尾松（Pinus massoniana）作為長(zhǎng)江上游低山丘陵區(qū)的造林先鋒樹(shù)種，具有耐土壤干旱瘠薄的特點(diǎn)，有較強(qiáng)的適應(yīng)能力，但由于長(zhǎng)期的馬尾松人工林純林經(jīng)營(yíng)模式，

2、導(dǎo)致林地出現(xiàn)地力衰退、生態(tài)功能下降等現(xiàn)象。針對(duì)該地區(qū)馬尾松人工林的生產(chǎn)及生態(tài)現(xiàn)狀，應(yīng)用人工林近自然經(jīng)營(yíng)方式，人為采伐出不同大小的林窗，研究經(jīng)過(guò)人工林窗干擾后土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性的變化，以期提高馬尾松人工林的整體生態(tài)服務(wù)功能，為實(shí)現(xiàn)人工林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供一定的理論基礎(chǔ)。試驗(yàn)于2013年10月起采集土壤樣本，選擇41a馬尾松人工純林，對(duì)已經(jīng)采伐形成7種大小不等的林窗(G1:100 m2、G2:225 m2、G3.400m2、G4:625

3、m2、G5:900 m2、G6:1225m2、G7:1600m2)和各林窗對(duì)應(yīng)的林窗邊緣（EG1、EG2、EG3、EG4、EG5、EG6、EG7分別代表100m2、225m2、400m2、625m2、900m2、1225m2、1600m2的林窗邊緣）樣品，利用DGGE技術(shù)對(duì)林窗及林緣的土壤細(xì)菌群落多樣性進(jìn)行研究，并進(jìn)行了土壤細(xì)菌群落的高通量測(cè)序，探究通過(guò)林窗干擾對(duì)馬尾松人工純林進(jìn)行近自然林改造，作為人工林可持續(xù)經(jīng)營(yíng)與管理的調(diào)控技術(shù)之一，

4、以期改善人工純林的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并提升人工純林的生態(tài)系統(tǒng)功能。結(jié)果表明:
　　(1)各林窗及林緣土壤日均溫變化趨勢(shì)一致，在夏秋季節(jié)波動(dòng)較大。2013年和2014年相同月份的變化相似，并且在8月份達(dá)到最高溫度。土壤含水量從林窗G1-林窗G7到純林林下對(duì)照US變化趨勢(shì)為先升后降，林窗與對(duì)應(yīng)的林緣之間的土壤含水量沒(méi)有明顯差異。
　　(2)土壤樣品DGGE分析顯示每個(gè)泳道（樣品）的條帶數(shù)較多，在不同的采樣時(shí)期林窗和林緣的土壤細(xì)菌種類

5、較為豐富。不同大小林窗的細(xì)菌Patrick豐富度指數(shù)（3個(gè)重復(fù)林窗的平均值）存在顯著差異，主要表現(xiàn)為林窗G6和G7為代表的大林窗與中小林窗之間差異顯著，G6在秋冬夏季節(jié)的指數(shù)相對(duì)較低;在秋季時(shí)林窗G3與G6和G7之間的Shannon多樣性指數(shù)存在顯著差異，US中的Shannon多樣性指數(shù)在夏季和春季時(shí)較林窗與林窗邊緣的低;各時(shí)期的Pielou均勻度指數(shù)差異較小;夏季G6的Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)顯著高于G2、G3和G4，且其指數(shù)在各個(gè)林

6、窗之間最高，夏季林窗邊緣EG2和林窗邊緣EG4之間存在顯著差異，其他季節(jié)林窗邊緣之間不存在顯著差異。其中Partrick豐富度指數(shù)隨著林窗大小的變化表現(xiàn)為先降低后增高的趨勢(shì)，Shannon多樣性指數(shù)和Pielou多樣性指數(shù)無(wú)明顯的變化規(guī)律，大林窗在夏季時(shí)Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)較高。
　　(3)林窗土壤理化性質(zhì)與土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)存在相互關(guān)系，其中含水量與Patrick豐富度指數(shù)、Shannon多樣性指數(shù)和Pielou均勻度指數(shù)的

7、相關(guān)性均達(dá)到顯著水平，其中含水量與Simpson優(yōu)勢(shì)度指數(shù)之間呈顯著負(fù)相關(guān)，而其他土壤理化性質(zhì)與多樣性指數(shù)之間指數(shù)均不顯著。
　　(4)本研究中主要得到16668個(gè)OTUs(Operational Taxonomic Units)，其中有99.82％至少可以精確到門水平，19.16％可以精確到屬水平。得到的土壤細(xì)菌類群在門水平上（含量高于0.5％）主要包括:變形桿菌門(Proteobacteria)、綠彎菌門(Chloroflex

8、i)、酸桿菌門（Acidobacteria）、放線菌門(Actinobacteria)、擬桿菌門(Bacteroidetes)、泉古菌門(Crenarchaeota)、浮霉菌門(Planctomyeetes)、厚壁菌門（Firmicutes）、疣微菌門(Verrucomicrobia)、螺旋體門(Spirochaetes)、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、藍(lán)藻門(Cyanobacteria)、WPS-2、Armatimo

9、nadetes;在屬水平上（含量高于0.5％）主要包括:Rhodoplanes、嘉利翁氏菌屬(Gallionella)、Candidatus Nitrososphaera、Candidatus Solibacter、密螺旋體屬(Treponema)、伯克氏菌屬(Burkholderia)、Candidatus Koribacter、FFCH10602、黃桿菌屬（Flavobacterium）、瘤胃球菌屬(Ruminococcus)、甲基

10、單胞菌屬(Methylomonas)、乳球菌屬(Lactococcus)、浮霉菌屬（Planctomyces）、DA101、假單胞菌屬（Pseudomonas）、鞘脂單胞菌屬（Sphingomonas）等。高通量測(cè)序結(jié)果顯示中等大小林窗的OTU數(shù)目、shannon多樣性指數(shù)、chao1多樣性指數(shù)及PD多樣性指數(shù)教高，中等大小林窗具有較多的細(xì)菌種類以及較高的多樣性指數(shù)。
　　(5)林窗大小與細(xì)菌數(shù)量（基因拷貝數(shù)）之間具有相互影響關(guān)系