大老嶺外來種日本落葉松土壤微生物功能多樣性及凋落物動(dòng)態(tài)研究.pdf

1、大老嶺國家森里公園自70年代末開始引種日本落葉松以來,到如今已大面積種植。以往對外來種方面的研究,大多集中于地表植物及動(dòng)物群落組成和變化,卻常常忽略了廣泛存在的外來種土壤微生物多樣性和微生物群落的變化以及其凋落物的動(dòng)態(tài)變化。本研究通過采用BIOLOG ECO微平板技術(shù),研究日本落葉松林下土壤微生物活性和功能多樣性,以及通過設(shè)置凋落物收集裝置研究凋落物的時(shí)間動(dòng)態(tài)特征。實(shí)驗(yàn)結(jié)果可探討微生物與土壤、微生物與凋落物、凋落物與土壤之間的關(guān)系以及揭

2、示引進(jìn)外來種對本地土壤和植被產(chǎn)生的影響提供科學(xué)基礎(chǔ),同時(shí)為大老嶺地區(qū)森林土壤肥力的提高以及林業(yè)的經(jīng)營管理提供參考依據(jù)。
　　本研究分三個(gè)部分進(jìn)行,分別包括以不同林齡下的23年生日本落葉松林、17年生的日本落葉松林以及針闊混交林為研究對象,研究不同林齡下的日本落葉松林土壤理化性質(zhì)、微生物功能多樣性和活性;以23年生不同人為擾動(dòng)強(qiáng)度下的日本落葉松林為研究對象,分A、B、C、D四個(gè)擾動(dòng)強(qiáng)度(A到D逐漸減小)和E(未經(jīng)人為干擾),研究不同

3、擾動(dòng)強(qiáng)度下的日本落葉松林土壤理化性質(zhì)、微生物活性和功能多樣性;以23年生日本落葉松林、17年生日本落葉松林和針闊混交林為研究對象,研究凋落物的動(dòng)態(tài)變化特征。
　　(一)不同林齡日本落葉松林下土壤微生物活性和功能多樣性研究表明:
　　隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加,平均光密度值逐漸增大,在培養(yǎng)240小時(shí)之后,平均光密度值(AWCD)、豐富度指數(shù)(H)、底物碳源利用數(shù)(S)的大小均為針闊混交林>17年生林>23年生林, AWCD值的大小分別

4、為1.22>1.20>1.10;H值的大小分別為3.29>3.28>3.23;S值的大小為27.79>27.43>26.76。主成分分析表明,3種植物群落類型的主成分得分系數(shù)的差異在主成分1和主成分2上均達(dá)到顯著水平(F=195.998,P<0.01;F=195.998,p<0.001)。其中23年生年林與17年生林和針闊混交林具有顯著的分異。在對碳源的利用率上,微生物對碳源利用效率最高的是氨基酸類和酸類,但是23年生林、17年生林和針

5、闊混交林土壤微生物對氨基酸類和酸類的利用率之間沒有顯著性的差異。
　　(二)不同擾動(dòng)強(qiáng)度下日本落葉松林下土壤微生物活性和功能多樣性研究表明:
　　隨著培養(yǎng)時(shí)間的增加,各擾動(dòng)強(qiáng)度下的微生物平均光密度值均增加,在培養(yǎng)216小時(shí)之后,從A到E的AWCD值分別為1.11、1.08、1.10、1.12、1.18;H值分別為3.21、3.16、3.20、3.21、3.25;S值分別為25.40、24.80、25.75、27.50。通過對

6、不同擾動(dòng)強(qiáng)度下代謝類型的主成分分析,結(jié)果表明,逐漸遞減的擾動(dòng)強(qiáng)度B、C、D、E,落葉松林代謝類型具有較大的分異,主成分1和主成分2的A、B、C強(qiáng)度下的代謝類型與D和E均有極顯著性的差異,(F=78.102,P<0.01;F=96.512,p<0.01)。對碳源的利用率上,微生物對氨基酸類的利用效率最高,對單糖及糖苷類的利用效率最低,但是對單糖及糖苷類的利用率,B強(qiáng)度下的利用率與C和E之間呈顯著性的差異。
　　(三)凋落物動(dòng)態(tài)研究結(jié)

7、果表明:
　　兩次收集到的凋落物量為針闊混交林328.54 g/m2>17年生林225.53 g/m2>23年生林314.46 g/m2。日本落葉松凋落物的全氮和全磷含量要高于針闊混交林中的全氮和全磷含量,并且養(yǎng)分歸還量也是日本落葉松的全氮和全磷養(yǎng)分歸還量高于針闊混交林的全氮和全磷養(yǎng)分歸還量。17年生的日本落葉松凋落物的全氮含量和全磷含量均高于23年生的日本落葉松凋落物和針闊混交林的凋落物,并且各處理之間具有顯著性的差異。從地上凋