發(fā)布時(shí)間：2020-11-05 02:55

　　 在植被恢復(fù)過(guò)程中,“植被-土壤-微生物”作為一個(gè)整體系統(tǒng),其內(nèi)在的協(xié)同關(guān)系研究是理解脆弱生態(tài)系統(tǒng)自我維持能力的關(guān)鍵。黃土高原溝壑區(qū)棄耕農(nóng)田上建立的人工林對(duì)提高水土保持效益,改善微氣候環(huán)境具有重要意義。撫育間伐是提高人工林生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性,促進(jìn)林下自然更新的主要經(jīng)營(yíng)措施。在人工林的發(fā)育過(guò)程和撫育間伐過(guò)程中,探究土壤微生物的演變及其對(duì)地上植物群落和土壤理化特征的響應(yīng)關(guān)系,有助于深入理解土壤微生物與森林生態(tài)系統(tǒng)功能的關(guān)系,為人工林科學(xué)經(jīng)營(yíng)提供依據(jù)。本文以黃土高原三個(gè)縣(陜西省黃龍縣和富縣,甘肅省的正寧縣)的油松林為研究對(duì)象,選擇不同林齡、不同間伐強(qiáng)度的油松人工林,以油松天然次生林為參照,調(diào)查分析林分因子、植物多樣性、土壤理化性質(zhì)、酶活性和微生物量碳、氮含量的變化特征。并利用高通量測(cè)序手段,分析土壤細(xì)菌群落和真菌群落的多樣性和組成。通過(guò)Pearson相關(guān)性及RDA冗余分析,對(duì)植被-土壤-微生物協(xié)同關(guān)系進(jìn)行分析,探究油松造林以及撫育間伐對(duì)土壤微生物的影響特征及機(jī)制。主要結(jié)論如下:(1)在油松人工林發(fā)育過(guò)程中,林下灌木層植物多樣性隨著林齡的增長(zhǎng)而提高,而草本層植物多樣性在幼齡林時(shí)期最大,之后顯著下降。土壤主要的酶活性和微生物量碳、氮含量在造林后得到顯著提高,并在成熟林最高。與撂荒地相比,土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性指數(shù)在造林之后上升,幼齡林時(shí)期達(dá)到最大值,到中齡林時(shí)顯著下降并維持穩(wěn)定。土壤細(xì)菌中營(yíng)養(yǎng)富集型菌門(mén)Proteabacteria的相對(duì)豐度隨林齡的增長(zhǎng)而增大,營(yíng)養(yǎng)貧瘠型菌門(mén)Actinbacteria隨林齡增長(zhǎng)而下降。土壤真菌群落優(yōu)勢(shì)菌門(mén)Ascomycota在撂荒地和幼齡林土壤中占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位,而到了中齡林和成熟林階段Basidiomycota顯著提升并占據(jù)了主導(dǎo)地位。聚類(lèi)分析和PCoA分析結(jié)果顯示土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)在撂荒地和幼齡林表現(xiàn)出聚集效應(yīng),而中齡林和成熟林表現(xiàn)出聚集效應(yīng)。土壤有機(jī)碳(SOC)、全氮(TN)、速效磷(AP)、C:N和硝態(tài)氮(NO_3~--N)與土壤微生物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群呈緊密的相關(guān)性。(2)土壤酶活性在油松成熟人工林與天然次生林之間無(wú)顯著差異,而地理分布對(duì)其有顯著影響。土壤微生物量碳、氮含量在天然次生林中顯著高于人工林。林分起源對(duì)土壤細(xì)菌群落多樣性指數(shù)的影響顯著,地理分布對(duì)細(xì)菌群落的豐富度指數(shù)影響顯著;而無(wú)論是林分起源、地理分布還是林分起源與地理分布的交互作用都對(duì)真菌群落的多樣性指數(shù)沒(méi)有顯著影響,僅對(duì)豐富度指數(shù)有影響。通過(guò)聚類(lèi)分析和菌群分型分析,發(fā)現(xiàn)土壤中細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)在黃龍縣與正寧-富縣表現(xiàn)出分離效應(yīng),人工林和天然次生林之間表現(xiàn)出聚集效應(yīng),而土壤真菌群落在不同地理分布間則沒(méi)有明顯的聚集效應(yīng)。土壤TN、NO_3~--N、SOC、全磷(TP)等養(yǎng)分元素與土壤細(xì)菌群落優(yōu)勢(shì)類(lèi)群有顯著相關(guān)性。與細(xì)菌群落不同,真菌群落僅有豐富度指數(shù)Chao與土壤TN存在顯著相關(guān)性,而多樣性指數(shù)以及優(yōu)勢(shì)菌群與土壤養(yǎng)分關(guān)系不緊密。(3)油松人工林在間伐11年之后,林下植物群落多樣性、土壤微生物量碳、氮含量以及土壤碳、氮含量均隨間伐強(qiáng)度的增大而升高,土壤蔗糖酶、脲酶和堿性磷酸酶活性在強(qiáng)度間伐林分中出現(xiàn)下降。幼苗更新密度在中度間伐林分中最大,而平均苗高和基徑在強(qiáng)度間伐林分中最大。間伐強(qiáng)度對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落多樣性指數(shù)沒(méi)有顯著影響,但對(duì)土壤微生物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群的豐度有顯著影響。例如,Proteobacteria的相對(duì)豐度在強(qiáng)度間伐的林分中高于其他間伐強(qiáng)度林分,Acidobacteria在未間伐和輕度間伐的林分中高于中度和強(qiáng)度間伐。土壤SOC和TN含量與Proteobacteria顯著正相關(guān),而與Acidobacteria顯著負(fù)相關(guān),進(jìn)一步驗(yàn)證了這兩類(lèi)菌群對(duì)土壤養(yǎng)分狀況的指示作用。對(duì)于土壤真菌群落,Basidiomycota的相對(duì)豐度在強(qiáng)度間伐的林分中較低,而Ascomycota則較高。土壤SOC、TN、TP、NO_3~--N與土壤微生物優(yōu)勢(shì)類(lèi)群存在顯著的相關(guān)性。綜合來(lái)看,間伐后11年的時(shí)間內(nèi),強(qiáng)度間伐有利于植物群落多樣性的提高和土壤養(yǎng)分的累積,以及土壤中富營(yíng)養(yǎng)型細(xì)菌群落的增長(zhǎng),中度間伐有利于林下幼苗更新密度的增長(zhǎng)。(4)土壤微生物群落在油松人工林的發(fā)育過(guò)程、撫育間伐后以及成熟林在不同地理分布格局中對(duì)林下植被因子和土壤因子的響應(yīng)并不相同。在人工林發(fā)育過(guò)程中,植物因子和土壤因子均對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落有顯著影響。撫育間伐后,土壤真菌群落對(duì)林下植物和土壤理化性質(zhì)的響應(yīng)顯著強(qiáng)于細(xì)菌群落。成熟人工林與次生林的地理分布格局中,土壤養(yǎng)分對(duì)細(xì)菌群落的影響顯著,其中土壤TN是最主要影響因子,而土壤養(yǎng)分對(duì)真菌群落影響微弱。
【學(xué)位單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：S714.3;S753
【部分圖文】：

其與地上植物和土壤特征的相關(guān)性。（3）不同間伐強(qiáng)度對(duì)油松人工林土壤微生物群落的影響對(duì)不同間伐強(qiáng)度（未間伐、間伐 15%、30%、45%）的油松人工林林下植物群落、土壤微生物群落和土壤特征進(jìn)行分析，研究土壤微生物群落的變化特征及其對(duì)植物群落和土壤因子的響應(yīng)關(guān)系。（4）植被和土壤因子對(duì)油松人工林土壤微生物的驅(qū)動(dòng)力分析利用 RDA 冗余分析，以土壤微生物群落為對(duì)象，研究林下植被和土壤因子對(duì)土壤微生物的影響。揭示土壤微生物在不同的生態(tài)系統(tǒng)過(guò)程中，對(duì)植被和土壤理化性質(zhì)的響應(yīng)機(jī)制。1.5 研究技術(shù)路線(xiàn)本研究技術(shù)路線(xiàn)如下（圖 1-1）

第二章 研究區(qū)概況及研究方法.1 研究區(qū)概況本研究選擇在黃土高原中部子午嶺林區(qū)的富縣和尚塬林場(chǎng)和正寧縣的中灣林場(chǎng)，以黃龍山林區(qū)的蔡家川林場(chǎng)。子午嶺林區(qū)和黃龍山林區(qū)是黃土高原目前保存較好的一塊林植被區(qū)，是黃土高原中部地帶重要的生態(tài)公益林。子午嶺位于北緯 33°50′～36°50′、經(jīng) 107°30′～109°40′E。地勢(shì)南高北低，自西向東北傾斜，海拔為 1 300～1700 m，相高差 300 m，梁峁頂部渾圓平緩，傾斜 3°～5°，溝坡上斜下陡，為 10°～35°。年平均溫為 7.14～8.15 ℃，極端最低溫度為-27.17 ℃，極端最高氣溫為 36.17 ℃，年降水 500～620 mm，年平均相對(duì)濕度 63 %～68 %，地帶性土壤為灰褐土。陜北黃龍山林位于子午嶺林區(qū)東部，屬于黃土高原南緣的土石山區(qū)，經(jīng)緯度為（109o38′49″~110o2′47″E，35o28′46″~36o02′01″），呈西北－東南走向，最高海拔 1783.5m，最低海拔43.75m。屬大陸性暖溫帶半濕潤(rùn)氣候。年平均日照時(shí)數(shù) 2370h，無(wú)霜期 175d，年平均水量 600~700mm，土壤為灰褐色森林土，屬暖溫帶落葉闊葉林區(qū)。

H 8.23±0.03 8.20±0.04 8.21±0.07 OC(g/kg) 12.83±0.75c 17.97±1.40b 20.33±2.80ab 20N(g/kg) 1.02±0.03b 1.20±0.02a 1.29±0.08a 1P(g/kg) 0.58±0.01 0.56±0.04 0.60±0.08 C:N 12.58±0.62c 15.02±0.63b 15.63±1.20ab 16氮(mg/kg)3.35±0.18 3.90±0.11 3.68±0.68 --N(mg/kg) 1.13±0.12b 1.30±0.08b 1.17±0.06b 1P(mg/kg) 11.28±0.21a 9.73±1.21b 9.51±0.13b 9 SWC(%) 10.27%±0.12% 11.26%±0.39% 10.84±0.73% 11(g/cm3) 1.18±0.06a 1.14±0.06a 1.12±0.10a 0酶活性和微生物量的變化測(cè)定了四種酶的活性。如圖 3-1 所示，過(guò)氧化物酶活性在不同無(wú)顯著差異。脲酶、蔗糖酶和磷酸酶的活性均隨著林齡的增長(zhǎng)且在 53 年生的林分中達(dá)到最高值。與撂荒地相比，土壤微生 12 年均有顯著提升（P 0.05），之后隨林齡的增長(zhǎng)而逐步提高工林中的含量顯著高于 12 年人工林（圖 3-1）。
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2871016