土壤动物对川西亚高山森林凋落物分解过程中酶活性的影响

论文摘要

凋落物的最终分解是通过土壤碎屑食物链上生物群落的酶促生物化学降解过程来完成。土壤动物不仅能通过取食、破碎和肠道消化的酶促降解等直接作用参与土壤和凋落物有机质转化,而且能通过选择性取食微生物、接种传播微生物繁殖体、调整微生物群落结构等间接作用影响土壤酶的合成、分泌及其活性,进而调控土壤和凋落物的碳氮矿化与养分释放速率。从新鲜凋落物到粗腐殖质的分解是一个有机的、连续的过程,微气候环境、基质质量和生物群落随分解过程的变化必然影响参与降解的土壤生物活性,这使分解过程中土壤动物对酶活性的影响存在很大的变异性,但迄今为止的研究并未清晰地阐明凋落物碎屑食物链上土壤动物与微生物的相互作用机制。因此,以川西亚高山森林岷江冷杉、红桦、杨树和箭竹四种凋落物为对象,于2016年8月至2018年4月,利用土壤动物抑制剂（萘）的方法开展凋落物分解实验,研究了土壤动物对川西亚高山森林凋落物分解过程中与碳、氮和磷转化相关的9种酶活性（蔗糖酶、β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶、过氧化物酶、脲酶、N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和磷酸性磷酸酶）的影响,以期为理解碎屑食物链物质循环过程中土壤动物与微生物的相互作用机制提供参考。主要结果如下:（1）土壤动物抑制剂（萘）能有效抑制参与凋落物分解的土壤节肢动物个体和类群数量。其对杨树、红桦、冷杉和箭竹四个树种的土壤动物个体数量抑制率分别为30.6269.11%,64.1875.45%,64.8873.86%和49.7066.76%;对其类群数量的抑制率分别为39.4453.77%,39.1963.03%,43.7060.91%和19.1546.72%。凋落物类型、采样时间以及二者的交互作用显著影响土壤动物个体和类群数量。（2）整个分解期间,蔗糖酶、β-葡聚糖苷酶、纤维素酶、多酚氧化酶和过氧化物酶活性在土壤动物参与的分解袋中分别为38.9485.30 mg·g-1·d-1、7.6636.83μmol·g-1·h-1、0.898.13μmol·g-1·h-1、1.943.08μmol·g-1·h-1、2.7326.88μmol·g-1·h-1;在土壤动物去除的分解袋中分别为13.6272.72 mg·g-1·d-1、5.0132.73μmol·g-1·h-1、0.466.61μmol·g-1·h-1、1.342.25μmol·g-1·h-1、1.6412.89μmol·g-1·h-1。凋落物与碳转化相关酶活性随分解时间持续具有明显的动态特征,在不同类型凋落物间表现出显著差异。土壤动物参与显著促进了蔗糖酶、β-葡聚糖苷酶和纤维素酶活性,但对多酚氧化酶和过氧化物酶活性影响不显著。（3）整个研究期间,脲酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶活性在土壤动物参与的分解袋中分别为2.803.12 mg·g-1·d-1、4.5528.88μmol·g-1·h-1、0.361.07μmol·g-1·h-1、22.1942.68μmol·g-1·h-1;在去除土壤动物的分解袋中分别为2.252.98 mg·g-1·d-1、2.8018.58μmol·g-1·h-1、0.466.61μmol·g-1·h-1、16.5835.72μmol·g-1·h-1。凋落物与氮和磷转化相关酶活性同样随分解时间持续和凋落物类型表现出显著差异。土壤动物参与增加了脲酶、β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶、亮氨酸氨基肽酶和酸性磷酸酶活性。（4）相较于针叶树种,阔叶树种凋落物具有更高的酶活性。参与凋落物分解的动物个体和类群数量与凋落物种的氮和木质素含量以及C:N显著相关。各个分解时期的碳、氮和磷转化相关酶活性除了与土壤个体和类群数量变化显著相关外,还受土壤温度变化的显著影响。综上所述,土壤动物抑制剂（萘）能较好的控制土壤节肢动物群落,可用于亚高山森林土壤节肢动物生态功能研究。在川西亚高山森林凋落物分解过程中,土壤动物对碳、氮和磷转化相关的酶活性具有不同程度的促进作用。然而,这种促进效应随酶类型变化差异显著,与分解过程中基质质量和水热条件变化密切联系。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 引言
• 1 国内外研究现状
•   1.1 土壤动物与凋落物分解
•   1.2 土壤动物与酶活性
•   1.3 土壤动物的生态功能研究
• 2 研究方案
•   2.1 研究目标
•   2.2 研究内容
•   2.3 实验设计
•     2.3.1 研究区域概况
•     2.3.2 样地设置与土壤动物处理
•     2.3.3 凋落物收集与埋设
•     2.3.4 样品采集与分析测定
•     2.3.5 技术路线
•     2.3.6 数据统计与分析
• 3 结果与分析
•   3.1 土壤水热环境的动态特征
•   3.2 土壤动物的抑制效率
•   3.3 土壤动物对凋落物分解过程中碳转化相关酶活性的影响
•     3.3.1 蔗糖酶活性
•     3.3.2 β-葡聚糖苷酶活性
•     3.3.3 纤维素酶活性
•     3.3.4 多酚氧化酶活性
•     3.3.5 过氧化物酶活性
•   3.4 土壤动物对凋落物分解过程中氮和磷转化相关酶活性的影响
•     3.4.1 脲酶活性
•     3.4.2 β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性
•     3.4.3 亮氨酸氨基肽酶活性
•     3.4.4 酸性磷酸酶活性
•   3.5 凋落物分解过程中酶活性与土壤动物和环境因子的相关性
• 4 讨论
•   4.1 凋落物分解过程中土壤动物群落的抑制效率
•   4.2 土壤动物对凋落物分解过程中碳、氮、磷相关酶活性的影响
•   4.3 土壤动物对不同类型凋落物分解过程中碳、氮、磷相关酶活性的影响差异
•   4.4 土壤动物对碳、氮、磷相关酶活性影响随分解过程的变化的影响
• 5 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录1
• 作者简历

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 刘育伟

导师: 谭波,张丽

关键词: 土壤动物,酶活性,凋落物分解,基质质量,碎屑食物链,亚高山森林

来源: 四川农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 四川农业大学

基金: 国家自然科学基金项目(31870602,31700542,31500509,31500358),国家重点研发计划项目(2017YFC0505003)

分类号: S714

DOI: 10.27345/d.cnki.gsnyu.2019.000910

总页数: 66

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