杉木(Cunnighamia lanceolata(Lamb.)Hook)是我國重要的用材林,在南方地區(qū)種植廣泛,由于需求量巨大導致其種植面積不斷擴大。生產(chǎn)者發(fā)現(xiàn)經(jīng)過連續(xù)多代種植后杉木的生長量、蓄積量等指標均有所下降,出現(xiàn)了連栽障礙,影響了杉木人工林正常生產(chǎn)與經(jīng)營。本研究以福建三明市尤溪縣國有林場的一代杉木(first Chinese fir rotation plantation(FCP)),二代杉木(second Chinese fir rotation plantation(SCP))和三代杉木(third Chinese fir rotation plantation(TCP))根際土壤微生物為研究對象,綜合運用Biolog微平板技術、磷脂脂肪酸(PLFA)技術、末端限制性片段長度多樣性技術(T-RFLP)結合土壤理化性質(zhì)對根際土壤微生物群落多樣性進行了分析,探討了連栽條件下杉木根際土壤微生物群落結構特征。從根際土壤微生物角度探討了群落結構對連栽過程的響應,為解決杉木生產(chǎn)中連栽障礙提供理論依據(jù),也為其它用材林科學經(jīng)營和管理提供參考。具體研究結果:(1)土壤主要化學性質(zhì)和微生物群落多樣性的相關性分析表明,除了土壤pH外,其它所有化學性質(zhì)指數(shù)均與土壤微生物群落多樣性相關;其中微生物群落多樣性指數(shù)與土壤TOC及AN呈現(xiàn)極顯著正相關;C/N和多樣性指數(shù)呈現(xiàn)極顯著負相關,表明土壤碳和氮在土壤微生物群落多樣性中扮演者極為重要角色。(2)對杉木根際土壤微生物的Biolog平板分析表明,不同栽植年代的杉木根際土壤微生物的AWCD值隨培養(yǎng)時間的增長而增加,而FCP根際土壤微生物對Biolog平板碳源的利用率要高于SCP和TCP,即土壤微生物代謝活性隨栽植年代增長而逐漸降低(FCPSCPTCP)。就微生物所利用的碳源來看,不同栽植年代土壤微生物對6類碳源利用率差異顯著。不同栽植年代土壤微生物對氨基酸類、碳水化合物類、聚合物類和酚酸類利用率的規(guī)律大體相同。碳水化合物、羧酸類碳源是杉木土壤微生物的主要碳源,其次為氨基酸類、酚酸類和聚合物類,胺類碳源的利用率最小。群落功能多樣性指數(shù)中無論是Simpson指數(shù),Shannon指數(shù)還是Richness指數(shù)均呈現(xiàn)出:FCPSCPTCP的規(guī)律,即隨栽植年代的增加,土壤微生物群落功能多樣性逐漸下降。(3)對不同栽植年代的杉木根際土壤微生物的磷脂脂肪酸(PLFA)分析表明,PLFA標記總量在FCP中最高(102.18±1.15 μg·g-1),其次是 SCP(94.69±0.96μg·g-1),最低是 TCP(89.48±0.64μ g·g-1);cy19:0是FCP的主要PLFA微生物標記其含量達到15.37±0.13 μg·g-1,i16:0是SCP和TCP主要PLFA微生物標記其含量分別達到 17.54±0.27 μg·g-1,19.63 ±0.22 μg·g-1�？傮w來看,PLFAs 在所有樣本中的排序為 16:00,i17:0,i16:0,cy19:0 和 18:3 ω 6c(6,9,12)。從微生物的分類來看,所有樣本中,細菌的PLFAs高于真菌和放線菌。不論是革蘭氏陽性菌還是革蘭氏陰性菌都是TCP最少,而真菌PLFAs在TCP中最多,在FCP中最少,另外真菌/細菌比同樣呈現(xiàn)出TCP最高,FCP最低的趨勢。(4)對不同栽植年代的杉木根際土壤微生物進行末端限制性片段長度多樣性分析(T-RFLP),共鑒定出細菌12個門類,分別是:變形菌門(Proteobacteria);放線菌門(Actinobacteria)浮霉菌門(Pl anctomycetes);厚壁菌門(Firmicutes);藍藻門(Cyanophyta);螺旋體門(Spirochahaete);擬桿菌門(Bacteroidets);熱微菌門(Thermom icrobia);柔膜菌門(Tenericutes);梭桿菌門(Fusobacteria);梭菌門(Clostridium);纖維菌門(Fiber);其它(others)。FCP 細菌門類中大于 10%的共有 3 類,具體是:Firmicutes(34.97%);Actino acteria(12.57%);Proteobacteria(10.93%)。SCP 細菌門類中大于 10%的共有 3 類,具體是:Firmicutes(28.77%);Proteobacteria(14.16%);Actinobacteria(10.96%)。TCP細菌門類中大于10%的共有3類,具體是:Firmicutes(20.47%);Proteobacteria(20.18%);Actinobacter ia(17.51%)。以Alu I酶切片段數(shù)(T-RFs)分析不同栽植年代杉木根際土壤微生物的3個多樣性指數(shù)香濃維納指數(shù)(Shannon-WeinerIndex)、辛普森指數(shù)(SimpsonIndex)及均勻度指數(shù)(EvennessIndex),結果表明,TCP 的 Shannon-Weiner 指數(shù)(5.79±0.16)和 Simpson 指數(shù)(0.97±0.01)略高于 FCP(5.47±0.03;0.96±0.01)和 SCP(5.58±0.26;0.96±0.01)。進一步分析不同栽植代杉木根際土壤關鍵微生物菌群的相對含量,將微生物菌群按照功能分為碳循環(huán)、硫循環(huán)、纖維降解、有益菌和病原菌5大類。結果表明,碳循環(huán)中的黃桿菌屬Flavobacterium柱狀黃桿菌Flavobaacterium columnare的相對含量(%)變化趨勢為:F CPSCPTCP;噬甲基菌屬Methylophilu 甲基彎曲菌 Methylophilus-LW3的相對含量(%)變化趨勢為:FCPSCPTCP。纖維降解菌中二氧化碳噬纖維菌屬Capnocytophaga黃褐二氧化碳噬纖維菌Capnoc ytophaga ochraceaa的相對含量(%)變化趨勢為:FCPSCPTCP。硫循環(huán)中硫化桿菌屬Sulfobacillus-Sulfobacillus disulfidooxdans的相對含量(%)變化趨勢為:FCPTCPSCP。有益菌中芽孢桿菌屬Ba cillus巴氏芽孢桿菌Bacillus pasteurii的相對含量(%)變化趨勢為:FCPSCPTCP。病原菌中棒桿菌屬Corynebacterium-Corynebacteriu m genitalium的相對含量(%)變化趨勢為:FCPSCPTCP�？傮w來看,杉木根際土壤微生物有益菌相對含量隨栽植年代的增加而減少,病原菌相對含量隨栽植年代增加而增長,杉木根際土壤功能細菌結構發(fā)生改變,導致連栽障礙問題出現(xiàn)。
【學位單位】：福建農(nóng)林大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：S714.3
【部分圖文】：

提高。根據(jù)ＡＷＣＤ平均值制得表３—２。由表３—２可知，不同栽植年代土壤根??際區(qū)微生物具有不同的碳源利用傾向。３個樣本對６類碳源的整體利用規(guī)律大體??相同，即ＦＣＰ＞ＳＣＰ＞ＴＣＰ�？傮w而言，在這３代杉木中，ＦＣＰ杉木根際區(qū)土壤中??微生物對主要碳源利用率最高，ＴＣＰ則最低，ＦＣＰ樣本對氨基酸類、碳水化合物??類、羧酸類、聚合物、胺類、酚酸類碳源利用率分別為ＴＣＰ樣本的１．８倍、Ｌ４??倍、１．６倍、１．４倍、１．９倍和１．３倍。另外可見，碳水化合物和羧酸類碳源是這３??個樣本根際區(qū)土壤中的微生物的主要利用碳源，其次為氨基酸類、酚酸類和聚合??物類，胺類碳源的利用率最小。然而，將各種有機酸類碳源匯總（圖３－２），各樣??本的主要利用碳源為有機酸類物質(zhì)。整體上看，３個樣本中根際區(qū)土壤中微生物??對主要碳源的利用強度從大到小的順序是：有機酸類＞碳水化合物類＞聚合物類＞??胺類，其中，ＦＣＰ微生物對土壤有機酸類的利用率是碳水化合物的２．３倍，ＳＣＰ??微生物對土壤有機酸類的利用率是碳水化合物的２．０倍，ＴＣＰ微生物對土壤有機??酸類的利用率是碳水化合物的２．１倍。連栽致使杉木根際區(qū)土壤中微生物對各類??碳源的利用率不斷地降低。??

?連栽杉木根際土壤微生物群落結構變化特征研宄???表３?—３不同栽植年代杉木根際土壤微生物群落功能多樣性指數(shù)??Ｔａｂｌｅ?３－３?Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｐｌａｎｔｉｎｇ?ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ?Ｃｈｉｎｅｓｅ?ｆｉｒ?ｐｌａｎｔａｔｉｏｎ?ｓｏｉｌ?ｍｉｃｒｏｂｉａｌ?ｃｏｍｍｕｎｉｔｙ??ｍｅｔａｂｏｌｉｚｅ?ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ?ｉｎｄｅｘ?ａｎａｌｙｓｉｓ．??類別?Ｓｉｍｐｓｏｎ指數(shù)?Ｓｈａｎｎｏｎ指數(shù)?Ｒｉｃｈｎｅｓｓ指數(shù)?ＭｃＩｎｔｏｓｈ指數(shù)??Ｉｔｅｍ?Ｓｉｍｐｓｏｎ?ｉｎｄｅｘ?Ｓｈａｎｎｏｎ?ｉｎｄｅｘ?Ｒｉｃｈｎｅｓｓ?ｉｎｄｅｘ?ＭｃＩｎｔｏｓｈ?ｉｎｄｅｘ??ＦＣＰ?０．８８９士０．００７ａ?３．６３５士?０．０２１ａ?１７．９９?士?０．７９１ａ?０．８７２±０．０１５ａ??ＳＣＰ?０．７９８±０．００９ｂ?３．２３９±０．０２８ｂ?１５．３４ｉ〇．６６２ｂ?０．７５８±０．０１２ｂ??ＴＣＰ?０．７３３士０．００５ｃ?３．００３±０．０２０ｃ?１２．６８±０．８９０ｃ?０．７６５士?０．０１１ｃ??注：數(shù)據(jù)后不同小寫字母表示差異達０．０５顯著水平。Ｎｏｔｅ：?ｔｈｅ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｓｍａｌｌ?ｌｅｔｔｅｒｓ?ｍｅａｎ??ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ?ａｔ?０．０５?ｌｅｖｅｌｓ．??

３．３．５連栽杉木根際土壤微生物主要類群和結構特征??主要微生物類群的統(tǒng)計見表３—６。主要微生物類群在不同栽植年代杉木土??壤中的分布大體相同，整體上看，相對生物量的分布呈現(xiàn)：細菌＞?真菌＞放線菌的??規(guī)律。由表３—６可知，縱向來看，在所有樣本中，細菌的ＰＬＦＡｓ脂肪酸標記含??量要高于真菌和放線菌。在細菌這一類群中，Ｇｒａｍ（＋）標記性脂肪酸含量又高于??Ｇｒａｍ－。，
【參考文獻】

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本文編號：2872148