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混交对红椎人工林土壤团聚体微生物群落特征的影响

刘益君

混交对红椎人工林土壤团聚体微生物群落特征的影响

刘益君1
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作者信息

  • 1. 广西大学
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摘要

红椎(Castanopsishystrix)单一种植模式的生产方式,产生了土壤结构破坏、土壤肥力下降和生物多样性锐减等一系列土壤质量下降的问题。营造混交林可以增强林分稳定性,提高土壤肥力等,是解决此类问题的重要手段。土壤团聚体是土壤有机质的储存库,也是土壤微生物的生境,微生物作用于有机质的形成来影响团聚体的组成和稳定性。因此,本研究以红椎纯林(CK)、红椎-厚荚相思混交林(MCA)、红椎-米老排混交林(MCM)和红椎-马尾松混交林(MCP)为研究对象,从土壤团聚体的角度综合分析红椎混交对土壤养分、微生物生物量及酶活性和微生物群落特征的影响,以阐明红椎及其混交林对土壤肥力的影响和作用机制,从而为合理配置红椎混交林及土壤肥力的维持和可持续经营提供科学依据。研究结果如下: (1)混交能显著改善土壤结构。四种林分类型均以>0.25mm的大团聚体为主,混交林分大团聚体比重(R0.25)显著高于红椎纯林。混交可显著提高平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),分别提高12.96%~18.70%和21.10%~22.94%,显著降低分形维数D,降低了5.06%~7.23%,增强团聚体稳定性。 (2)土壤养分随粒级的减小而增加,土壤有机碳(OC)及养分主要分布在较小粒径团聚体中,混交林均在<0.25mm粒级中含量最高,分别为33.33g/kg、24.85g/kg和24.77g/kg;CK在0.25-1mm含量最高为23.86g/kg。混交林相比纯林,能提高OC、全氮(TN)及速效养分的含量。 (3)混交林相比纯林能提高微生物生物量。混交相比纯林总体上能提高土壤养分的含量,随着养分含量的提高,能增加微生物的代谢活性,使得微生物生物量碳(MBC)和微生物生物量氮(MBN)也有所提高,MBC/MBN也随之提高。土壤微生物生物量与土壤有机质变化规律一致,随着粒级的减小而增加。 (4)混交的酶活性总体上高于CK。四种酶活性总体上随着粒级的减小而减小,酶活性在大团聚体中较高。四种林分向量角度多数小于45°,说明该地区土壤N的相对缺乏。混交相较于CK可以提高PLFAs的总量,表现为MCM>MCP>MCA>CK。各类群PLFAs的含量均与总量变化相似,均随粒级的减小总体呈增加的趋势,与养分含量变化规律一致。 (5)营造混交林能提高土壤细菌群落的差异性与多样性。各粒级土壤细菌特有的ASVs表现均为MCM较高,门水平上的优势细菌门为变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteriota)、放线菌门(Actinobacteriota)和绿弯菌门(Chloroflexi),其相对丰度占总序列数的75.55%-86.21%。除1-2mm粒级外,MCM的多样性指数(Shannon、Simpson)及丰富度(Chao1、Observed_features)均高于CK。总体上细菌群落的多样性与丰富度均随着粒级的减小而增加。 (6)混交可以提高真菌群落结构的多样性。在门水平上,土壤优势真菌群落主要为担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Mortierellomycota)。除MCM外,其余林分优势真菌群落在所有样本中占真菌相对丰度的90%以上,子囊菌门在CK中丰度相对较高,混交主要引起了子囊菌门丰度的降低和担子菌门丰度的增加。MCM的多样性指数及丰富度均高于CK。真菌群落的多样性与丰富度总体上随着粒级的减小而增加与团聚体养分的变化趋势一致。N/P与速效氮是影响真菌群落组成的主要因子。 综上,混交会提高土壤团聚体的稳定性及养分含量,从而增加微生物生物量,提高酶活性,丰富微生物群落组成多样性;从养分含量提高的角度,红椎-厚荚相思混交林效果最显著。总体来说,营造混交林可以改善单一种植模式造成的土壤质量下降的问题。

关键词

红椎混交林/土壤团聚体/微生物群落/生物量/酶活性

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授予学位

硕士

学科专业

林业

导师

程飞/覃永华

学位年度

2024

学位授予单位

广西大学

语种

中文

中图分类号

S7
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