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我国的森林退化严重,在生态恢复与重建过程中,森林恢复与重建的任务十分艰巨。土壤微生物是森林生态恢复与重建的重要参与者,又是重建过程的重要评价指标之一。迄今,在森林不同恢复阶段土壤微生物区系、土壤酶活性及其在恢复过程中的作用的研究尚未见系统的报道。本研究采用“空间代替时间”的方法,选取环境背景条件基本一致的林地,对川西湿性常绿阔叶林不同恢复阶段土壤微生物区系、土壤酶活性及其与植被演替和土壤肥力的关系进行了探讨,初步结果如下: 1、不同恢复阶段土壤中的细菌、放线菌和真菌的数量及其在微生物总数中所占的比例不同:所研究的主要演替年限5-100年的样地中,微生物类群和数量有两个阶段性的变化,即前50年和后50年。在5-40年的次生林中,细菌和放线菌的数量随演替年限的增加而增加,至40年时达到高峰,其数量分别达9.1×10~5个/g风干土、4.9×10~4个/g风干土,在微生物总数中占的比例分别为94.00%、5.14%,而这一时期,直至50年的演替中,真菌数量变化不大,且所占比例不高,仅占微生物总数的0.87%;40年之后,细菌数量有所下降,至100年时在微生物总数中的比例下降至79.06%,放线菌的比例也略有下降;而真菌数量,在50年后以较高的速度增长,至100年达到最高值,在微生物总数中的比例由50年的0.87%上升至15.38%,这时,森林生态系统以及微生物的类群和数量进入相对稳定期。 细菌在40年次生林中达到生长高峰,对枯枝落叶层的粗分解作用达到最旺盛的阶段;在100年原始林中真菌达到生长高峰,实现了枯枝落叶的进一步分解。 2、不同恢复阶段常绿阔叶林5-20年林地的土壤微生物增长速率大于20-40年,其恢复初期5-20年林地土壤微生物总数、细菌数量年增长率分别是3.92%、4.38%,恢复中期20-40年的年增长率分别是:1.03%、0.93%,且5-20年林地的有机质和全氮的增长速率也大于20-40年,所以5年到20年是有机质和全氮大量积累阶段,20年到40年是土壤肥力的缓慢增长期。 3、川西湿性常绿阔叶林演替过程中,微生物群落也有明显的演替。不同恢复阶段林地的真菌主要是半知菌类和接合菌类,木霉、腐霉、青霉、犁头霉在样地的出现几率较高,并且犁头霉在样地的分布随演替年限的增加而增多。不同恢复阶段样地真菌的优势种类组成也不同,5年次生林土壤以毛霉、腐霉为优势种,20年、30年次生林则是木霉占绝对优势,40年、50年、100年次生林真菌种类增多,其它属的真菌出现比例也较大。 放线菌九个类群中的8个类群属于链霉菌属,只有一个类群属于小单孢菌属,它的分布密度随演替年限的增加而降低。在各演替年限出现几率较高的类群是白孢类群、金色类群、灰红紫类群和小单孢类群。随着演替年限的增长,放线菌优势种群种类不断增加,数量组成也随之发生变化,其中金色类群增多,小单孢类群减少。 不同恢复阶段次生林中的细菌以棒状杆菌、短杆菌、芽抱杆菌在各样地的出现几率比较高,在5年、20年次生林中以棒状杆菌和短杆菌为优势种群,30年次生林中出现了纤维单抱菌(26%),40年、50年次生林以短杆菌为优势种群,棒状杆菌所占比例降低。 4、演替5一40年次生林土壤的秋季土壤微生物数量与植物群落多样性的相关性:与乔木层的Marglef指数,灌木层的Simpson指数、Shalinon一wiener指数均呈显著相关,其相关性系数分别为:0.999*,0.953*、0.989*;演替5一50年次生林土壤的秋季土壤微生物数量和土壤有机质、全N、碱解N、全K、CEC呈显著相关,相关系数分别为:0.942*、0.947*、0.928*、一0.897*、0.917*。 5、不同恢复阶段林地土壤中的蔗糖酶活性的变化趋势是:5年、40年、50年逐渐升高,100年有所下降;服酶活性的变化规律是:5年、20年、40年逐渐升高,50年、1 00年有所下降;过氧化氢酶活性在各演替年限中的变化不大。蔗糖酶、脉酶活性在各演替年限的变化规律与土壤的细菌、放线菌数量的变化基本一致。 本研究结果说明川西湿性常绿阔叶林在自然恢复过程中,土壤微生物经历一个生长高峰期后,三大类群的比例逐渐趋于相对平衡,使森林生态系统的植被一土壤微生物一土壤肥力三者协调发展,并逐渐趋于稳定。因此在恢复的前20年,应重视和发挥落叶阔叶树种对于细菌大量生长和土壤有机质积累的重要作用;通过调整乔木、灌木的多样性,为微生物的大量繁殖创造条件,从而促进营养元素的循环。 本研究选取了一个较完整的植被演替序列,分析出森林生态恢复过程中土壤微生物的生长规律及其随植被演替的规律,对生态系统的恢复与重建具有重要的理论和实践价值。