亚热带3种森林类型土壤微生物生物量及其多样性研究

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土壤微生物是森林生态系统的重要组成部分,也是森林生态恢复重要参与者,在土壤结构的形成与改良、植物养分有效化、肥力演变、有毒物质降解等方面起着重要作用。本文运用稀释平板法、氯仿熏蒸法和BIOLOG微平板分析法分别对亚热带森林生态系统中的樟树林(Cinnamomum camphora)、马尾松林(Pinus massonian)以及樟树—马尾松混交林的土壤微生物数量、生物量和多样性特征进行了研究,主要研究结果为:(1)三种森林类型的土壤微生物在数量方面存在明显的非均匀性,总数、细菌真菌、放线菌基本表现为:樟树林>混交林>马尾松林,其数量存在显著差异(p<0.05)。(2)三种森林类型土壤微生物不但其微生物数量不同,而且这三种群落的3类微生物组成比例也不相同。在微生物总数最多的樟树林土壤微生物中细菌占总数的71.56%,真菌占14.37%,放线菌占14.07%,而微生物总数第二的混交林中细菌占59.28%,真菌占19.79%,放线菌占20.93%;微生物总数最少的马尾松林中细菌占微生物总数的58.21%,真菌占21.57%,放线菌占20.22%。三种林型下土壤中细菌比例特征为樟树林>混交林>马尾松林;真菌在这三种不同林型下的比例特征为马尾松>混交林>樟树林;放线菌的比例特征则为樟树林>混交林>马尾松林。但从其总体来看,三种森林群落中3类微生物细菌、真菌、放线菌的数量均以细菌比例最高(平均为62.51%),其次是放线菌(平均为19.38%),真菌比例相对较少(平均为18.11%)(3)三种森林类型土壤微生物总数季节变化规律与土壤细菌变化规律一致,樟树林和混交林表现为夏季>春季>秋季>冬季,而马尾松林季节为冬季>春季>夏季>秋季。在夏季达到最大值483.87×104个.g-1·干土(樟树林),在冬季达到最小值76.693×104个·g-1·干土(马尾松林);细菌季节变化规律不一致。樟树林和混交林细菌数量的季节变化基本上表现为夏季>春季>秋季>冬季,而马尾松林季节变化为冬季>春季>夏季>秋季。但总体上看为春夏大于秋冬。在夏季细菌数量达到最大值380.44x104个·g-1·干土(樟树林),在秋季达到最小值18.00×104个·g1·干土(马尾松林);真菌数量季节变化规律不一致。樟树林真菌四季变化为:秋季>冬季>夏季>春季;混交林为:冬季>春季≈秋季>夏季;马尾松林为:秋季>夏季>春季>冬季。在秋季真菌数量达到最大值57.42x104个.g-1·干土(樟树林),在冬季达到最小值5.67x104个·g-1·干土(马尾松林);放线菌变化规律不一致。樟树林放线菌四季变化为:冬季>春季≈秋季>夏季;而混交林和马尾松林变化一致,都是冬季>夏季>秋季>春季。其中,在冬季放线菌数量达到最大值136.13×104个.g-1·干土(樟树林),在春季达到最小值7.47×104个·g-1·干土(马尾松林)。(4)三种森林类型土壤微生物生物量碳(MBC)的年均含量特征为马尾松林>混交林>樟树林;微生物生物量氮(MBN)为:樟树林>马尾松林>混交林,均不存在显著差异(P>0.05)。土壤微生物生物量的季节变化分析表明:土壤微生物生物量碳(MBC)与土壤微生物生物量氮(MBN)均存在明显的季节变化(P<0.05)。三种林型土壤微生物生物量碳表现为:樟树林和混交林的季节变化趋势基本一致,都为夏季>春季>秋季>冬季;马尾松林为:夏季>春季>冬季>秋季;在夏季达到最大值混交林295.34mg/kg(混交林),在秋季达到最小值混交林47.15mg/kg(马尾松林);三种林型土壤微生物生物量氮表现为:樟树林含量四季变化为:夏季>春季>秋季>冬季;混交林为:冬季>春季>秋季>夏季;马尾松林为:冬季>夏季>春季>秋季;在夏季达到最大值43.30mg/kg(樟树林),在秋季达到最小值2.91mg/kg(樟树林)。(5)土壤微生物生物量碳和氮与土壤有机碳、全氮、碳氮比呈显著线性相关,微生物生物量碳、氮均与土壤中水分相关性不显著,微生物生物量碳氮之间也存在显著线性相关。因此说明水分不是影响土壤中微生物生物量碳、氮的主要因素,土壤中的有机碳和全氮才是影响微生物生物量碳、氮的主要因素,而且微生物生物量碳与氮之间还会相互影响。(6)从总体AWCD值来看,三种森林表现为樟树林最高,混交林其次,马尾松最低,反映了三种林型的土壤微生物群落生理功能多样性以及土壤微生物活性樟树林最大,其次是混交林,马尾松林最低;从反映各林型的丰富度、优势度和均度的多样性指数上来看,无论在丰富度、优势度还是均度上樟树林均占优,混交林其次,马尾松最低;通过单个碳源方差分析,发现三种林型土壤微生物吸收差异都主要集中在碳水化合物,氨基酸类和多聚物类的碳源中。三种森林类型中土壤微生物对碳水化合物、氨基酸类和多聚物的吸收而都以樟树林最高,混交林次之,马尾松林最低。(7)通过与水分、各养分之间的相关关系分析结果看出,土壤多样性指数与有机碳、微生物碳、氮呈现高度的正相关,并且其指数互相之间也存在高度的相关性,而水分与多样性指数的相关关系不显著。这也说明三种林型下某些土壤肥力指标不同而导致微生物活性和多样性的差异;
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