杨树人工林林下植被对土壤微生物特性的影响

论文摘要

杨树人工林在生长过程中对养分需求大,因此,保证林分内养分循环与养分供应是维持杨树人工林生产力的重要因素。前人研究表明,树种混交在一定程度上能够通过改变凋落物的质和量,从而影响林地土壤微生物的群落结构、功能特征以及与之相伴随的凋落物的分解过程和土壤养分转化,最终提高林地的养分供应。但是混交林在树种选择与管理上十分复杂,且混交效果通常在较长时间尺度上才能显示出效果。林下植被是杨树纯林中的重要组分,传统的营林过程中均认为其会与杨树产生养分竞争,因此在杨树人工林的经营中多被控制或去除。但随着近年来对林下植被功能方面研究的深入,认为林下植被在林地生产力维护方面一定程度上也能起到与树种混交类似的效果。而且相比于树种混交,林下植被通常具有更高的多样性,而更高的多样性是否也对应着更完善的生态功能,在林地养分维护和提高方面是否具有更好的效果目前尚未可知。本论文以南林3804杨（Populus deltoides’Nanlin-3804’）纯林为研究对象,在林内设置样地,采用人工控制的方式调整林下植被的种类与多样性,探讨林下植被的有无、种类和多样性对土壤微生物群落结构、多样性以及功能的影响;同时结合室内培养的方式研究不同种类和多样性的林下植被凋落物与杨树落叶在混合分解过程中土壤微生物群落结构以及代谢功能的变化,并探讨其在土壤养分转化与循环过程中的作用。研究结果表明,在杨树生长不同时期,林下植被的有无、林下植被种类、林下植被多样性对土壤养分特征、酶活性特征、微生物群落功能特征产生一定的规律性影响,特别是在0-5cm土层,各处理间差异较为显著。1)与清除林下植被处理相比,多样化的自然林下植被的存在对杨树展叶盛期（6月）、快速生长期（8月）和落叶期（11月）的土壤全碳、全氮等没有产生显著影响。但是0-5cm土层土壤无机氮和有效磷含量显著减少,土壤微生物量碳、氮含量、芳基酰胺酶活性以及土壤微生物对碳源的代谢能力等却均显著提高,其中3个时期的土壤微生物量氮分别为清除林下植被处理的2.58、1.36和1.78倍。2)与单一林下植被处理（保留稗草）相比,多样化的自然林下植被处理也同样在0-5cm土层中土壤微生物量碳、微生物量氮含量、芳基酰胺酶活性和对碳源的代谢能力等方面显著提高,其中芳基酰胺酶活性在展叶盛期和落叶期分别为单一林下植被处理的1.10和1.18倍。3)两种单一林下植被处理之间比较,在土壤全量、微生物量、对碳源的利用能力等在杨树生长不同时期表现不一致,其中杨树快速生长时期0-5cm土层中,种植田菁处理的林地土壤全氮含量和无机氮含量分别比保留稗草林地高3.92%和42.18%,土壤芳基酰胺酶活性也是保留稗草林地土壤的1.14倍。此外,在土壤微生物细菌和真菌种类及多样性方面,与去除林下植被相比,保留林下植被能显著增加土壤细菌、真菌的种类及多样性,但是林下植被多样性的提高并没有显著提高土壤微生物多样性,林下植被种类的改变对土壤微生物群落结构也并没有产生显著影响。室内的凋落物混合分解研究结果也表明,虽然不同时期的结果有所差异,但总体表现为多样化的自然凋落物的存在能显著增加土壤有效养分、提高土壤分解酶活性、微生物量、以及对碳源的代谢能力,并且土壤细菌、真菌种类、多样性和均匀度均有所提高。不同种类的林下植被凋落物与杨树落叶的混合分解结果则显示,苜蓿作为固氮植物在凋落物分解过程中对土壤养分及土壤微生物生物量、酶活性、对碳源代谢能力以及土壤细菌真菌种类等产生较好的促进作用。由此可见,保留林下植被对土壤养分及土壤微生物群落结构、酶活性、代谢功能等有较好的促进作用,林下植被多样性越高,其促进效果越好,此外,固氮植物的加入也有显著的促进作用。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• abstract
• 1 前言
•   1.1 立题依据及研究意义
•   1.2 国内外研究进展
•     1.2.1 人工林林下植被研究进展
•     1.2.2 土壤微生物的研究概况
•     1.2.3 凋落物对土壤微生物的影响
•     1.2.4 林分土壤氮素转化
• 2 主要研究内容
• 3 研究地概况
• 4 材料与方法
•   4.1 试验设计及土壤取样
•     4.1.1 田间试验设计及土样采集和处理
•     4.1.2 室内培养试验设计与取样
•   4.2 分析测定方法
•     4.2.1 土壤pH值及养分测定
•     4.2.2 土壤微生物生物量及酶活性的测定
•     4.2.3 土壤微生物群落代谢水平的测定
•     4.2.4 基于PCR-DGGE的微生物群落结构分析
•     4.2.5 数据统计与分析
•   4.3 技术路线
• 5 结果与分析
•   5.1 林下植被有无、种类及多样性对林地土壤pH和养分特征的影响
•     5.1.1 杨树展叶盛期不同林下植被处理的林地土壤pH和养分特征
•     5.1.2 杨树快速生长期不同林下植被处理的林地土壤pH和养分特征
•     5.1.3 杨树落叶期不同林下植被处理林地土壤p H和养分特征
•   5.2 林下植被有无、种类与多样性对林地土壤微生物量和酶活性的影响
•     5.2.1 杨树展叶盛期不同林下植被处理的林地土壤微生物量和酶活性特征
•     5.2.2 杨树快速生长期不同林下植被处理的林地土壤微生物量和酶活性特征
•     5.2.3 杨树落叶期不同林下植被处理的林地土壤微生物量和酶活性特征
•   5.3 林下植被有无、种类与多样性对林地土壤微生物代谢功能特征的影响
•     5.3.1 杨树展叶盛期不同林下植被处理的林地土壤微生物代谢功能特征
•     5.3.2 杨树快速生长期不同林下植被处理的林地土壤微生物代谢功能特征
•     5.3.3 杨树落叶期不同林下植被处理的林地土壤微生物代谢功能特征
•   5.4 林下植被有无、种类与多样性对林地土壤微生物群落结构特征的影响
•     5.4.1 杨树展叶盛期不同林下植被处理的林地土壤微生物群落结构特征
•     5.4.2 杨树快速生长期不同林下植被处理的林地土壤微生物群落结构特征
•     5.4.3 杨树落叶期不同林下植被处理的林地土壤微生物群落结构特征
•   5.5 林下植被有无、种类和多样性对凋落物混合分解过程土壤微生物特征的影响
•     5.5.1 不同凋落物添加处理下土壤有效养分含量随分解过程的变化
•     5.5.2 不同凋落物添加处理下土壤微生物生物量及酶活性随分解过程的变化
•     5.5.3 不同凋落物添加处理下土壤微生物碳源代谢能力随分解过程的变化
•     5.5.4 不同凋落物添加处理下土壤微生物群落结构特征随分解过程的变化
• 6 讨论与结论
•   6.1 林下植被种类与多样性对土壤养分特性的影响
•   6.2 林下植被种类与多样性对土壤酶活性特征的影响
•   6.3 林下植被种类与多样性对土壤微生物群落代谢特征的影响
•   6.4 林下植被种类与多样性对土壤微生物群落结构特征的影响
•   6.5 结论
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 参考文献

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 佘婷

导师: 田野

关键词: 杨树人工林,林下植被,多样性,微生物功能多样性,微生物群落结构

来源: 南京林业大学

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: 南京林业大学

基金: 国家科技支撑计划课题(2015BAD09B02),国家自然科学基金项目(31370618),国家重点研发计划课题(2016YFD0600402),江苏高校优势学科建设工程项目(PAPD)

分类号: S714.3

DOI: 10.27242/d.cnki.gnjlu.2019.000160

总页数: 78

文件大小: 4315K

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