不同林齡木麻黃林地土壤微生態(tài)環(huán)境研究.pdf

1、目前,關于木麻黃的研究多集中于木麻黃的化感作用,如自毒作用及對其他植物(微生物)的影響,而關于木麻黃林地土壤微生態(tài)環(huán)境的綜合研究則鮮見報道。因此,為緊密結合海南省海防林的實際需求,本文選擇了幼齡期、中齡期、及成熟期木麻黃林地,以附近裸地為對照,對其林地土壤的養(yǎng)分、理化性質、微生物生化活性強度進行了測定,運用傳統(tǒng)經典方法進行了土壤細菌、真菌的分離,與此同時,結合Biolog系統(tǒng)進行菌種鑒定和土壤微生物功能多樣性的分析。在此基礎之上,進一步

2、重點運用了基于非培養(yǎng)方法的454測序技術,分析林地土壤微生物宏基因組序列,揭示木麻黃林地土壤細菌群落結構,并分析比較了隨著木麻黃林齡的增長林地土壤細菌群落的差異性及動態(tài)變化,多項指標結合綜合分析了林地土壤微生態(tài)環(huán)境,這為加強沿海防護林建設及未來沿海防護林更新提供理論指導,并為下一步木麻黃化感物質的作用途徑與作用機制研究提供理論依據。本文主要研究結果如下:
　　1.隨著林齡的增加,木麻黃林地的土壤全氮量降低,但顯著高于對照,全磷含量

3、增加,全鉀含量無顯著變化;與此同時,木麻黃林地含水量比對照高,說明木麻黃林地與對照相比,具有較強的蓄水能力,木麻黃林地與對照間土壤容重也存在極顯著差異,但不同林齡木麻黃林地間差異不顯著,各林地的土壤容重在1.27-1.30 g.cm-3之間。土壤pH值也隨著林齡的增加呈現(xiàn)降低趨勢,木麻黃林地中,中齡林的有機質含量、硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量均較幼齡林、成熟林地的有機質含量、硝態(tài)氮與銨態(tài)氮含量高,表明中齡林土壤微生態(tài)環(huán)境對于植株的生長較為適宜。<

4、br>　　2.各林地的生化活性強度結果表明:成熟林的氨化作用極顯著高于對照、中齡林和幼齡林,硝化作用結果為幼齡林顯著高于其它林地,而氨化作用、硝化作用強度分別與土壤中氨化細菌和硝化細菌的數量、種類和活性有關,氨化作用和硝化作用與土壤銨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量無顯著相關,而與全氮呈顯著相關。隨著林齡的增長,土壤呼吸作用強度呈現(xiàn)先升后降的趨勢,中齡林、成熟林土壤呼吸強度顯著高于幼齡林,同時,木麻黃林地土壤呼吸強度極顯著高于對照,即表明木麻黃林地土壤

5、中植物根系數量、微生物及土壤動物的總呼吸強度大于對照,且在木麻黃林地中,中齡林的呼吸作用強度最大。
　　3.通過對土壤總呼吸日變化進行觀測,結果表明林地土壤釋放CO2的日變化動態(tài),在旱季與雨季存在一定的差異,旱季的木麻黃林地之間,隨著林齡的增長,林地土壤呼吸速率呈現(xiàn)出先顯著升高,中齡林向成熟林過度階段,其土壤呼吸速率又顯著降低,即中齡林土壤呼吸速率最高。而在雨季林地土壤呼吸作用表現(xiàn)為不太明顯的單峰型曲線,土壤呼吸速率的最高值一般出

6、現(xiàn)在下午14:00至18:00間,土壤呼吸速率的變化與土壤含水量的變化趨勢相似,其中幼齡林土壤呼吸速率與土壤含水量呈顯著正相關,其相關系數為0.852。
　　4.利用傳統(tǒng)經典法對4個林地的土壤微生物進行分離與鑒定,一共分離得到細菌23株,真菌11株。其中對照分離得到細菌6株,真菌4株;幼齡林分離得到細菌6株,真菌2株;中齡林分離得到細菌7株,真菌2株;成熟林分離得到細菌4株,真菌3株。并通過Biolog微生物鑒定系統(tǒng)鑒定出細菌23

7、株,真菌7株。
　　5.對照和成熟林林地土壤微生物對碳源的利用率高于中齡林與幼齡林, Shannon-Wiener指數(H′)、McIntosh、Simpson多樣性指數隨著林齡的增加呈現(xiàn)上升趨勢, H′在林地間達到了顯著差異,幼齡林和中齡林的McIntosh、Simpson多樣性指數無顯著差異。主成分分析結果表明,從31個因素中提取的與碳源利用相關的主成分1、主成分2分別能解釋變量方差的74.57％和14.51%,在主成分分異中

8、起主要貢獻作用的是單糖和氨基酸類。
　　6.通過Roche454平臺測序后,林地土壤樣品共獲有效序列65328條,木麻黃林地的序列條數結果大小順序為:中齡林,幼齡林,成熟林。在97%的序列相似度下對序列進行歸類,共獲得4767個OTUs,通過OTU豐度的PCA分析表明:幼齡林和對照的距離較近差異較小,進一步對4個林地進行聚類分析的結果為:幼齡林與對照聚為一類,中齡林為一類,成熟林為一類。綜合分析結果表明:隨著木麻黃林齡的增長,林地

9、土壤微生物群落存在明顯差異,其中中齡林的土壤微生物在各個分類水平上都最為豐富,且隨著林齡的增長,微生物的變化趨勢為先增后降。
　　總之,不同林齡木麻黃林地土壤表現(xiàn)出不同的微生態(tài)環(huán)境特征,隨著林齡的增長,林地表現(xiàn)出酸化的趨勢,中齡林地的有機質、有效態(tài)氮、呼吸作用強度均高于幼齡林和成熟林,基于傳統(tǒng)經典法和分子生物學方法分析林地土壤微生物群落結構發(fā)現(xiàn),中齡林的微生物最為豐富。綜合分析表明,隨著木麻黃林齡的增長,林地土壤微生物的變化和林地