毛竹林土壤微生物功能多樣性研究.pdf

1、毛竹(Phyllostachy pubescens)是我國南方重要的森林資源之一,因其良好的生態(tài)、社會和經(jīng)濟(jì)效益,而面積不斷擴(kuò)大,許多闊葉林、馬尾松林及杉木林等逐漸被毛竹林替代。但目前關(guān)于大面積純林特別是集約經(jīng)營后土壤微生物的變化尚鮮見報道。本研究的目的是探討毛竹純林長期粗放經(jīng)營以及集約經(jīng)營對土壤微生物多樣性的影響。 1)研究毛竹集約經(jīng)營對土壤微生物多樣性的影響。分別采集了粗放經(jīng)營竹林(Ⅰ類),短期集約經(jīng)營(5～8年,Ⅱ類)和長

2、期集約經(jīng)營(8～10年,Ⅲ類)竹林的0～20 cm和20～40 cm土壤,分析了土壤的微生物量、土壤基礎(chǔ)呼吸量與微生物功能多樣性。結(jié)果表明：集約經(jīng)營后,土壤微生物量明顯下降,Ⅱ、Ⅲ類竹林分別是Ⅰ類竹林的67.8％和61.64％(0～20 cm土層),并3類竹林間均存在顯著差異(P<0.05)。然而與微生物量下降相反,集約經(jīng)營竹林土壤微生物呼吸明顯增強(qiáng),微生物呼吸量Ⅱ、Ⅲ類竹林土壤分別是Ⅰ類竹林的1.24和1.26倍(0～20 cm)。土

3、壤微生物功能多樣性(DAWC)集約經(jīng)營竹林(Ⅱ、Ⅲ類)明顯低于粗放類竹林,接種后培養(yǎng)168 h,Ⅱ、Ⅲ類竹林土壤的DAWC值分別是Ⅰ類竹林的66.78％和65.62％。主成分分析結(jié)果表明,粗放竹林(Ⅰ類)與集約經(jīng)營竹林(Ⅱ、Ⅲ類)土壤微生物利用碳源的模式明顯不同(PCI),而集約經(jīng)營的時間對土壤微生物多樣性也不同(PC2)。說明毛竹集約經(jīng)營后,土壤微生物對碳源底物利用能力減退,土壤微生物群落多樣性下降。 2)研究不同栽培歷史的毛

4、竹林地土壤微生物功能多樣性的演變規(guī)律,分別采集有代表性的不同栽培歷史的毛竹林樣地6個,開始經(jīng)營年份分別為 2002, 1996,1990,1980,1960年。另在樣地周圍選擇1個和毛竹林生境一致的馬尾松林作對照樣地。每個樣地內(nèi)的不同部位即山腳、山腰、山頂分別挖3個剖面,采集0～20 cm的表層土和20～40 cm的下層土壤樣品。結(jié)果表明：1990年毛竹林土壤的DAWC值顯著高于1960年林地；而其余林地間土壤的DAWC值差異不顯著,相

5、對來說,馬尾松林的微生物功能多樣性最差。綜合實驗結(jié)果得知,在該調(diào)查區(qū)內(nèi)毛竹的栽培歷史與土壤微生物功能多樣性之間沒有規(guī)律存在,也就是說,采取人工方法在冬季除去林下雜灌的毛竹林經(jīng)營措施,長期種植毛竹不會引起土壤微生物功能多樣性的下降。影響土壤微生物多樣性的主要因素是土壤養(yǎng)分和水分狀況。 土壤微生物利用碳源的主成分分析(以120 h的吸光值為依據(jù))發(fā)現(xiàn),1990年毛竹土壤微生物對碳源的利用模式與其他林地有較大差異,其PCI值(平均為6

6、.268)明顯大于其他林地。不同栽培歷史毛竹林地20～40 cm土層土壤微生物利用碳源的模式與0～20 cm不同,林地間差異大。不同栽培歷史不同土層厚度的土壤微生物多樣性指數(shù)Shannon index, Shannon evenness(J')均無差異性。 3)通過毛竹凋落物與闊葉林土壤的混合培養(yǎng)試驗來揭示毛竹林土壤微生物群落形成特征。按重量百分比在闊葉林土壤中分別加入毛竹葉粉末0(對照),1％(處理1),2％(處理2)和4％(

7、處理3)。分別在培養(yǎng)0、2、5、10、20和30周時分析土壤微生物對Biolog GN2微平板內(nèi)碳源的利用能力來評價土壤微生物的功能多樣性變化規(guī)律。結(jié)果表明,短期內(nèi)毛竹凋落物提高了土壤微生物群落活性,培養(yǎng)后的土壤DAWC值均顯著高于(P<0.05)未培養(yǎng)時(即0周);然而,處理1, 2和3第20周始土壤微生物DAWC值急劇下降,一直延續(xù)至30周時,處理1、2和3的192 h每孔平均吸光值與0周相比分別下降64.8％、55.7％和60.4

8、％；而不加凋落物的對照直到30周時DAWC值才急劇下降,其192 h時DAWC值與0周相比下降40.4％。 從多樣性指數(shù)看,短期內(nèi)(10周)各指數(shù)沒有表現(xiàn)差異,第30周時除對照外其他處理的Shannon指數(shù)和Evenes指數(shù)均低于前20周；外加竹葉處理的McIntosh指數(shù)第20周已明顯下降,30周時下降更加明顯,而對照在30周時才出現(xiàn)明顯下降。外加不同比例的竹葉對土壤微生物多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)無顯著影響,但在培養(yǎng)30周時對照