亚热带不同林龄次生林与杉木人工林土壤微生物与酶活性研究

来源 :福建师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:caonima_0720
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几个世纪以来,由于人为和自然等多种原因,森林遭到不同程度的破坏,生态学家和各国政府越来越关注森林恢复过程的研究。自然恢复和营造人工林是退化森林的两种主要恢复模式。土壤微生物是森林生态系统中主要的分解者,直接或间接影响地上植物,微生物群落结构的变化也可以反映土壤环境的变化。但目前研究多集中在单一的自然恢复过程或人工林生长过程,而较少对这两种恢复模式进行对比研究。本实验样地位于福建省白砂林场,选取皆伐后自然恢复的次生林和人工营造的杉木人工林(林龄为4-5 a、8-12a、18-22a、25-30a、35-40a)为研究对象,并以原始林(林龄>100a)为对照,对不同林龄次生林与杉木人工林土壤微生物与酶活性进行研究。本研究要解决的主要问题土壤微生物与酶活性对林龄和林型的响应机制,主要结论如下:1)土层深度对土壤微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)、微生物生物量氮(Microbial biomass nitrogen,MBN)、微生物熵(microbial quotient,MQ)具有显著影响,随土层深度增加,微生物生物量碳、氮显著降低。恢复模式对微生物生物量碳、氮、微生物熵具有显著影响,同一土层、林龄下,次生林微生物生物量碳、氮、微生物熵显著高于杉木人工林,表明自然恢复更有利于土壤微生物生长和养分积累。林龄对微生物生物量碳具有显著影响,不同土层微生物生物量碳、氮、微生物熵对林龄响应不一致,但微生物熵随林龄的变化趋势与微生物生物量碳、氮一致。原始林微生物生物量碳、氮、微生物熵与35-40年次生林均无显著差异,但显著高于35-40年杉木林。土壤养分指标(铵态氮、总碳、总氮)与微生物生物量碳、氮存在显著正相关关系,说明土壤养分可利用性是影响土壤微生物生物量变化的重要因子。土壤碳氮比与微生物碳熵存在负相关关系。2)主成分分析结果表明,林龄和林型对土壤微生物群落结构无显著影响。冗余分析结果表明,杉木林生长过程中,矿质氮、总碳、p H是微生物群落结构的主要影响因子,次生林生长过程中,有效磷、总碳、含水量、p H是微生物群落结构的主要影响因子。3)不同林龄次生林和杉木人工林中,土壤细菌摩尔百分比最大。土层深度对真细菌比(Fungi to bacteria ratio,F:B)和革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌(Gram-positive to gram-negative bacteria ratio,GP:GN)存在显著性影响,随土层深度增加,土壤真细菌比降低,革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌升高。恢复模式对革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌存在显著性影响,杉木人工林革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌显著高于同林龄次生林。原始林与35-40年次生林和35-40年杉木人工林的真细菌比、革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌无显著性差异。土壤真细菌比与碳氮比呈极显著正相关,与土壤养分指标(铵态氮、总碳、总氮)显著正相关,而革兰氏阳性菌:革兰氏阴性菌与土壤养分指标(铵态氮、硝态氮、矿质氮、有效磷、总氮等)均呈显著或极显著负相关。4)土层深度、林龄对纤维素水解酶(Cellobiohydrolase,CBH)、β-葡萄糖苷酶(β-Glucosidase,βG)、酸性磷酸酶(Acid phosphatase,AP)、乙酰氨基葡萄糖苷酶(N-acetyl-β-D-glucosaminidase,NAG)、过氧化物酶(Peroxidase,PER)、多酚氧化酶(Polyphenol oxidase,PPO)有显著影响,随土层深度增加,四种水解酶活性显著降低,而氧化酶无明显规律。不同酶活性对林龄响应不一致。恢复模式显著影响纤维素水解酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、过氧化物酶,杉木人工林纤维素水解酶、过氧化物酶显著高于次生林,而次生林β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶显著高于杉木人工林。土壤养分指标(氨氮、有效磷等)与酶活性呈正相关关系,而p H与水解酶呈负相关关系,与过氧化物酶呈正相关关系。微生物生物量与酶活性显著或极显著正相关。不同种类的酶活性之间存在显著性正相关或负相关,表明各种酶促反应既有其专一性,又是相互联系的。因此,相比于种植杉木人工林,自然恢复更有利于土壤微生物与酶活性恢复。林龄和林型影响土壤微生物与酶活性,而这种影响随土层深度增加而降低。土壤微生物在受到干扰后最终会达到干扰前的状态。
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