【摘要】：本論文以黃土高原刺槐(Robinia pseudoacacia)純林、側柏(Platycladus orientalis)純林以及刺槐和側柏混交林為研究對象,研究了長期種植刺槐純林對叢枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)群落組成的影響及其影響因子,分析了刺槐與側柏的混交效應對植株生長和養(yǎng)分狀況、土壤理化性質(zhì)以及AMF群落結構的影響,闡明了黃土高原造林區(qū)的優(yōu)勢AMF菌種—根內(nèi)根生囊霉(Rhizophagus irregularis)對刺槐和側柏枯落物的分解效應及其對刺槐生長的影響。主要研究結果如下:1.不同林齡刺槐純林的生長狀況及其影響因子在陜西省長武縣王東溝流域的草地(0a)和11、23、35和46a的刺槐純林,采集刺槐枝、根及其根際土,測定刺槐枝和根中養(yǎng)分含量、根中AMF侵染率、根際土中AMF的孢子密度、根際土土壤理化性質(zhì)及其球囊霉素的含量。結果發(fā)現(xiàn):隨林齡的增加,AMF侵染率呈先增加后維持穩(wěn)定的趨勢,AMF孢子密度、土壤硝態(tài)氮和速效鉀含量呈上升趨勢,易提取球囊霉素含量、脫氫酶和堿性磷酸酶活性呈下降趨勢,土壤過氧化氫酶活性、叢枝和菌絲侵染率呈先增加后減少的趨勢;刺槐根和枝中養(yǎng)分狀況與林齡顯著相關,其中以根中鉀、鋅、鐵、錳以及枝中氮、銅、鋅、鉀、鐵、錳、鈣、鎂含量與林齡關系最為密切。總的來說,土壤理化性質(zhì)、AMF和植株養(yǎng)分狀況與刺槐生長均密切相關,但刺槐林齡與各因子間的相互關系是隨林齡而變化的。其中,11和23a刺槐主要與枝中鉀、錳、鈣、鎂、鐵、鋅含量和土壤堿性磷酸酶活性、脫氫酶活性、叢枝侵染率呈正相關;35a刺槐與枝中氮和銅含量、土壤速效鉀含量、土壤過氧化氫酶活性、AMF侵染率和孢子密度呈正相關;46a刺槐與根中鉀和鐵含量、AMF孢子密度、土壤過氧化氫酶活性、土壤速效鉀和硝態(tài)氮含量呈正相關。2.林齡對刺槐根際及根內(nèi)AMF群落結構的影響對不同林齡刺槐純林根際土和根中AMF群落組成的研究結果表明:刺槐根際土和根內(nèi)AMF群落組成差異顯著;林齡對刺槐根內(nèi)AMF群落組成具有顯著影響,而對根際土中AMF群落組成無顯著影響;刺槐根內(nèi)近明囊霉屬(Claroideoglomus)的相對多度、Chao1指數(shù)和OTU豐度隨刺槐林齡的增加而呈先降低后增加再降低的趨勢,且均在刺槐林齡為35a時達最大值;球囊霉屬(Glomus)的相對多度隨刺槐林齡的增加而降低,而根生囊霉屬(Rhizophagus)的相對多度與刺槐林齡無關;刺槐根內(nèi)AMF群落結構的變化主要與速效鉀和硝態(tài)氮在刺槐根際土中的累積效應有關。3.刺槐側柏混交對植物生長及AMF特性的影響以10a刺槐純林、刺槐側柏混交林、側柏純林為研究對象,測定各造林類型下刺槐和側柏的株高、胸徑、枝和根中養(yǎng)分狀況、根際土壤性質(zhì)、根系AMF侵染狀況,并對其根內(nèi)和根際土中的AMF群落組成進行鑒定。結果表明:與刺槐純林相比,混交林中的側柏對刺槐的株高、胸徑、枝和根中養(yǎng)分含量、根中菌根侵染狀況以及根內(nèi)AMF群落組成均無顯著影響,但是對刺槐根際土中的AMF群落組成具有顯著影響;與側柏純林相比,混交林中的刺槐不僅顯著增加了側柏的株高和胸徑,還顯著改變了側柏枝中養(yǎng)分含量、根系AMF侵染狀況及根內(nèi)和根際土中的AMF群落組成。刺槐根際土中以及側柏根內(nèi)和根際土中AMF群落組成的變化主要與其根際土土壤理化性質(zhì)(如土壤濕度、速效鉀、硝態(tài)氮、錳、過氧化氫酶和堿性磷酸酶活性等)的變化有關。土壤水分和養(yǎng)分的改善一方面直接促進了側柏的生長,另一方面改變了AMF群落組成和側柏根內(nèi)AMF共生結構的形成,尤其是抑制了AMF孢子和泡囊的形成,節(jié)約了大量的碳水化合物,從而間接地促進側柏的生長。4.AMF對枯落物的分解作用通過設計多種孔徑的分解盒研究了AMF在不同水分條件下對刺槐枯葉、側柏枯葉及其混合葉的分解效應,揭示了AMF和枯葉分解效應與刺槐生長之間的相互關系。結果表明:AMF在水分脅迫條件下可顯著增加刺槐葉片的光合速率,對刺槐生長具有一定的促進作用;AMF可促進枯葉分解,尤其是在水分脅迫條件下其促進作用更為顯著;AMF對枯葉的分解效應與其組分有關,其中對刺槐和側柏混合葉中含碳化合物的分解效果最好;枯葉降低了刺槐葉片的光合能力和刺槐根內(nèi)AMF的侵染率。
【圖文】：

本研究最后設計了盆栽試驗探究刺槐和側柏林地的優(yōu)勢AMF菌種—根內(nèi)根生囊霉（Rhizophagus irregularis）對刺槐和側柏枯落物的分解效應及其對刺槐生長的影響，以期揭示AMF促進森林營養(yǎng)循環(huán)的生態(tài)功能。具體的技術路線見圖1-1。

2013年11月，采用時空互代法，選擇坡向、坡位和管理方式相似的草地（0a）及不同林齡（11a、23a、35a和46a）的人工刺槐純林樣地（表2-1），每個樣地設置5個20 m×20 m的樣方。各采樣點的具體分布信息詳見圖2-1。在每個草地樣方中，采用“S”形布點法在0~20 cm土層分別采集5個土壤樣品，，并將樣品混合作為該樣方的代表樣品。在每個刺槐純林樣方中，隨機選擇5株刺槐，分別測定其株高和胸徑并記錄，然后用修枝剪在每棵刺槐的同一部位剪適量枝條，混合后記為該樣方的枝樣；每株刺槐周圍去除枯枝落葉后，在0~20 cm土層范圍內(nèi)順著主根慢慢刨出細根并收集，輕輕抖落附在根上的土壤，然后用刷子將附著在根表面的細土刷到無菌自封袋里作為根際土
【學位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S714;S718.81

【參考文獻】

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本文編號：2702767