大兴安岭南坡植被退化对土壤微生物群落多样性的影响
植被退化是我国北方森林生态系统面临的一个广泛地问题，它严重制约了生态系统保持水源、涵养土地等生态功能的实现，生物多样性也因此而受到严重的威胁。大兴安岭林区的山地草原化是森林退化的主要标志，研究山地草原化土壤微生物功能和群落结构变化对于探索植被退化驱动机制，进而提出山地草原化脆弱生态系统人工恢复与重建的优化模式，并进行试验示范具有重要意义。为此，本试验以大兴安岭加格达奇林区三种山地植被退化类型（蒙古栎林、灌木丛和草丛植被群落）为研究对象，探讨了山地草原化过程土壤养分、酶活、土壤微生物群落功能多样性和结构分布等方面的变化。主要结论如下: 土壤养分含量变化表明，灌木丛土壤和草丛土壤在含水率、pH、有机碳、碱解氮、有效磷、速效钾等方面表现出高度相似性。随着退化的加剧，土壤有机碳、碱解氮、有效磷、速效钾含量递减，植被退化引起土壤肥力降低。植被退化程度对土壤酶活性影响明显不同，脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均表现为蒙古栎林＞灌木丛＞草丛，即随着植被退化程度加剧，脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性递减;过氧化氢酶活性不随土壤深度和退化程度发生变化。 利用BiologTM技术对不同退化阶段土壤微生物功能多样性的研究发现，三种植被退化类型的土壤微生物利用多种碳源的能力存在显著差异，其中，代表微生物活性的平均颜色变化率(AWCD)在0.25～0.39之间，其大小顺序为灌木丛＞蒙古栎林＞草丛，灌木丛和草丛的AWCD差异达到显著水平(P＜0.05)。物种多样性指数和碳源丰富度指数的变化规律与AWCD相似。三种植被退化类型的土壤微生物利用碳源存在较大差异，对氨基酸类碳源的利用表现为蒙古栎林＞灌木丛＞草丛，而对氨/胺类碳源的利用呈现相反趋势。说明大兴安岭林区的植被退化引起了土壤微生物群落功能多样性的下降，减少了有关碳源底物利用的微生物数量及活性、降低了微生物对单一碳源底物的利用能力。 为了了解不同植被退化阶段根际土壤的细菌群落结构，明确森林植被退化对土壤细菌多样性的影响，采用454焦磷酸测序技术对三种植被退化水平下的根际土壤细菌群落多样性进行分析。结果表明，三组根际土壤共得到948个OTUs，其中共享的OTUs达到455个。12个细菌类群在三组土壤样品中均有分布，所占百分比大小顺序为:Proteobacteria(变形菌门)＞Acidobacteria(酸杆菌门)＞Plantomycetes(浮霉菌门)＞Firmicutes(厚壁菌门)＞Bacteroidetes(拟杆菌门)＞Nitrospirae(硝化螺菌门)＞Chloroflexi（绿弯菌门）＞Gemmatimonadetes(芽单胞菌门)＞Verrucomicrobia(疣微菌门)＞ Elusimicrobia(迷踪菌门)＞Chlorobi(绿菌门)＞Armatimonadetes(装甲菌门)。其中Proteobacteria和Acidobacteria为优势菌群。森林植被退化改变了根际土壤微生物主要类群的分布状况，三个退化水平下分布差异较大的属包括Bacillus(芽孢杆菌)、Microvirga(地下微小杆菌)、Gaiella（放线菌）、Acinetobacter(不动杆菌)、Granulicella、Rhizomicrobium(副球菌)、Bryobacter和Burkholderia。从丰富度指数(Chao1和Ace)和多样性指数(Shannon和Simpsion)角度分析，蒙古栎林土壤细菌群落的丰富度和多样性均表现为最高，灌木丛次之，草丛最低，说明森林植被退化改变了细菌群落结构，降低了碳代谢功能多样性，降低了土壤微生物群落多样性。
森林土壤;微生物群落;物种多样性;植被退化
东北林业大学
硕士
植物营养学
敖红
2016
中文
S714.33
51
2017-04-01（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）