北京市五环内道路绿地土壤养分及细菌群落结构空间分布特征研究

论文摘要

本研究运用GIS技术及相关地统计学方法对北京市五环内道路绿地的土壤养分和细菌群落结构多样性的空间分布规律进行探究,同时采用高通量测序方法揭示该区域内土壤细菌群落结构组成特征,为北京市城市道路绿地土壤的合理利用及土壤质量的提升提供理论依据,保障城市道路绿地土壤生态系统的可持续发展。主要结论如下:（1）研究区域内土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷及速效钾的平均含量分别为 14.25 g·kg-1、0.65 g·kg-1、54.17 mg·kg-1、18.69 mg·kg-1 及 177.95 mg·kg-1;结合养分等级标准可知,土壤有机质和氮素含量相对缺乏,有效磷和速效钾含量相对较高;各项养分指标的变异系数（CV）均位于40.00%～56.10%之间,呈中等变异性。（2）土壤养分的半变异函数分析结果表明:有机质、碱解氮及速效钾为指数模型,全氮和有效磷为球面模型;有机质、全氮以及有效磷的块金系数均大于75%,具有空间弱相关性,碱解氮和速效钾的块金系数在25%-75%之间,呈中等的空间相关性。克里格插值结果表明:各项养分指标在南部区域均表现出较低的分布规律;有机质含量自西北向东南递减,均处在Ⅲ级水平以下,较为贫乏;全氮和碱解氮含量整体呈现出北高南低的趋势,西北部含量最高,主要处于Ⅳ级和Ⅴ级水平;有效磷含量在14.22～29.75 mg·kg-1之间,整体较高;速效钾含量较高且西北部含量明显高于其它区域,呈现由西北部向周边阶梯状递减的趋势。（3）土壤细菌的多样性和丰富度差异显著,整体呈从市中心向外逐渐降低的规律,属分类水平下的细菌群落结构组成较门分类水平呈现出更为明显的分异。门分类水平下的优势菌门占总比的78%左右,主要为变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）、酸杆菌门（Acidobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）四类。（4）土壤细菌群落多样性的半变异函数表明:Shannon和Simpson指数为高斯模型,Ace为指数模型,Chao1为球面模型,块金系数均大于75%,表现出弱的空间相关性;克里格空间插值结果表明:Shannon指数和Simpson指数总体呈由内环向外环阶梯状递减的趋势;Ace和Chao1指数整体呈现出中心及东南部分最高,东部次之,西部最低的趋势。（5）土壤细菌群落结构组成与土壤养分因子的冗余分析表明:土壤细菌群落结构组成与土壤含水量（WC）、有机质（SOM）、全氮（TN）和有效磷（AP）等养分因子息息相关,土壤全氮含量对土壤细菌群落结构组成影响最大,土壤含水量与土壤细菌群落结构组成呈显著正相关关系。整体来看,北京市五环内道路绿地土壤养分状况总体处于中等偏下水平,土壤细菌多样性及丰富度存在显著差异,两者都在一定程度上反映了市中心较于郊区较高的空间分布规律。因此建议通过加强施肥管理等措施,提高土壤养分水平,调节pH值,促进土壤细菌群落结构的优化,提升土壤生态系统的稳定性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
•   1.1 研究背景
•   1.2 研究目的与意义
•   1.3 国内外研究现状
•     1.3.1 土壤养分空间变异特征研究
•       1.3.1.1 土壤养分空间变异的形成和影响因素
•       1.3.1.2 土壤养分空间变异的研究进展
•       1.3.1.3 土壤养分空间变异中地统计学的应用
•       1.3.1.4 土壤养分空间变异中GIS的应用
•       1.3.1.5 土壤养分空间变异中地统计学和GIS的结合应用
•     1.3.2 土壤细菌群落结构特征研究
•       1.3.2.1 土壤细菌的数量和功能
•       1.3.2.2 土壤细菌群落结构组成
•       1.3.2.3 土壤细菌群落结构组成的影响因素
•       1.3.2.4 土壤细菌群落结构的空间分布
•       1.3.2.5 土壤细菌高通量测序
•     1.3.3 土壤养分与土壤细菌相关性研究
•   1.4 本研究主要解决的问题
•   1.5 研究内容
• 2 研究区域概况和研究方法
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 研究方法
•     2.2.1 样品的采集与处理
•     2.2.2 样品的测定方法
•       2.2.2.1 理化性质的测定
•       2.2.2.2 土壤细菌群落结构测序
•   2.3 数据处理
•     2.3.1 一般统计分析
•     2.3.2 地统计分析
•       2.3.2.1 半变异函数分析
•       2.3.2.2 Kriging 插值
•   2.4 技术路线
• 3 结果与分析
•   3.1 土壤养分分布特征研究
•     3.1.1 土壤养分的统计特征分析
•     3.1.2 不同环内道路绿地土壤养分特征比较
•       3.1.2.1 不同环内土壤养分含量的变化
•       3.1.2.2 不同环内道路绿地土壤肥力的主成分分析
•     3.1.3 土壤养分的空间分布特征
•       3.1.3.1 土壤养分含量的频率分布
•       3.1.3.2 土壤养分含量的半变异函数分析
•       3.1.3.3 土壤养分的空间变异特征
•     3.1.4 小结与讨论
•   3.2 土壤细菌群落结构分析
•     3.2.1 土壤细菌群落多样性
•       3.2.1.1 土壤细菌稀释曲线分析
•       3.2.1.2 土壤细菌Alpha多样性分析
•       3.2.1.3 群落结构分析
•       3.2.1.4 PCA分析
•     3.2.2 土壤细菌群落结构空间分布特征
•       3.2.2.1 土壤细菌群落结构的半变异函数分析
•       3.2.2.2 土壤细菌群落结构的空间变异特征
•     3.2.3 小结与讨论
•   3.3 土壤细菌群落组成与土壤养分因子的相关性
• 4 结论与展望
•   4.1 结论
•   4.2 展望
• 参考文献
• 个人简介
• 第一导师简介
• 第二导师简介
• 获得成果目录
• 致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 傅振

导师: 孙向阳,李素艳

关键词: 道路绿地,土壤养分,土壤细菌,空间分布,相关性

来源: 北京林业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技,信息科技

专业: 生物学,自然地理学和测绘学,农业基础科学,农艺学,计算机软件及计算机应用

单位: 北京林业大学

基金: 北京市科技计划课题“北京市绿地林地土壤质量提升关键技术研究与示范”(Z1611000011160610)

分类号: S154.3;P208

DOI: 10.26949/d.cnki.gblyu.2019.000146

总页数: 62

文件大小: 4864K

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