【摘 要】
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倒木作为森林生态系统中植被与土壤生态系统界面作用的关键介质和纽带,联系着地上与地下养分循环,是不可或缺的功能性要素。本研究采用“空间代替时间”的方法,以亚热带地区不同海拔的两个甜槠天然林内不同腐解等级的倒木及其下方的土壤为研究对象,采用实地调查、室内实验分析以及微生物高通量测序等方法,对林内倒木的特性及储量、倒木下土壤养分以及土壤真菌群落进行了研究,探究了研究区域内倒木的养分、储量特征及倒木对土壤
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倒木作为森林生态系统中植被与土壤生态系统界面作用的关键介质和纽带,联系着地上与地下养分循环,是不可或缺的功能性要素。本研究采用“空间代替时间”的方法,以亚热带地区不同海拔的两个甜槠天然林内不同腐解等级的倒木及其下方的土壤为研究对象,采用实地调查、室内实验分析以及微生物高通量测序等方法,对林内倒木的特性及储量、倒木下土壤养分以及土壤真菌群落进行了研究,探究了研究区域内倒木的养分、储量特征及倒木对土壤生物化学性质的影响,以期了解甜槠林倒木向土壤释放养分的模式以及土壤受倒木养分释放影响的情况。主要研究结果如下:(1)倒木的腐解会显著降低自身的密度及有机碳含量,同时含水量、全氮和全磷的含量显著增大;钾、钙、镁元素含量在高海拔地区随腐解而下降,在低海拔地区随腐解而升高;铁、锰元素无明显变化规律。不同海拔的倒木的碳氮比和碳磷比随腐解加深均呈下降趋势,氮磷比则表现为先上升后下降。高海拔样地的倒木主要由轻度腐解和中度腐解的倒木组成,且径级普遍偏大,低海拔地区倒木在各腐解等级上分布较为接近。高海拔甜槠林倒木总储量为18.52 t/hm2,低海拔地区则为1.75 t/hm2,各养分储量统一表现为腐解等级越高,储量减少。(2)除含水率外,倒木腐解对土壤理化因子均具有显著影响。土壤容重、钙、镁随倒木腐解先升高后降低;有机碳、全氮、碳氮比随倒木腐解先降低后升高;全磷、铁、锰随倒木腐解呈上升趋势;氮磷比随倒木腐解呈下降趋势;钾、碳磷比随倒木腐解在不同海拔变化规律不一致。在水平距离上,pH随距倒木距离的增加而增大,有机碳、全氮随距倒木的距离增加而减小,其余的理化因子在水平距离上无明显变化规律。(3)本研究共检测到2818个真菌物种,但是不同样品间共有物种较少。真菌物种主要归类于担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和毛霉门(Mucoromycota)这三个门类,在纲分类水平上,伞菌纲(Agaricomycetes)占比最大,座囊菌纲(Dothideomycetes)其次,且主要在中度腐解的倒木下方土壤中检测出。真菌Shannon指数和Pielou指数在高海拔随倒木腐解先降低后上升,在低海拔则表现为持续下降,而Simpson指数和Chao1指数在不同样品间均无显著差异。倒木腐解是土壤真菌群落结构变异的主导因素。土壤真菌群落结构主要受土壤铁元素、碳磷比、钙元素、土壤容重的显著影响,受倒木全磷、倒木含水率、倒木有机碳、倒木铁元素以及倒木氮磷比显著影响,倒木的养分(R2.Adj=0.5898,P=0.002)相比于土壤养分(R2.Adj=0.4531,P=0.026),对于真菌的群落结构具有更大的解释度和更高的显著性。(4)倒木的全氮、全磷含量之间存在极显著正相关,钾、钙、镁、锰元素之间同样具有强烈的正相关关系;土壤的有机碳、全氮、全磷之间具有极显著的正相关关系,但是倒木养分仅氮磷元素显著正相关;倒木有机碳与土壤容重具有显著正相关,土壤有机碳、全氮、全磷、碳氮比以及碳磷比均与倒木锰元素显著正相关,土壤镁元素与大部分倒木养分指标具有显著相关性;真菌的丰富度与土壤pH、锰元素呈显著的正相关,真菌的多样性指数与钙元素以及碳氮磷含量显著正相关;与土壤养分具有显著关联的物种大多数隶属于担子菌门。综上所述,1)倒木的腐解会显著改变自身的理化性质,养分元素均随倒木腐解而释放,但不同的元素释放的模式不一致;2)不同海拔倒木的储量与分布具有显著的不同;3)倒木腐解对土壤养分具有显著影响,但是不同的养分元素具有不一样的变化趋势,且部分土壤养分元素会反过来影响倒木自身的养分释放;4)倒木相比土壤,对土壤真菌群落的影响更大,倒木腐解显著改变了真菌群落结构及多样性,同时真菌的多样性及优势菌种也促进了土壤养分的增加。本研究可以为研究亚热带森林生态系统内养分循环与能量流动提供理论依据,并对科学管理甜槠天然林提供有效帮助。
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