為了研究和提出土壤微生物邊緣效應(yīng)機(jī)理與機(jī)制,以哈爾濱試驗(yàn)林場內(nèi)落葉松和白樺林地土壤為研究對象,采用稀釋倒平板法測定可培養(yǎng)微生物數(shù)量,氯仿熏蒸法測定土壤生物量碳,土壤容重、孔隙度采用環(huán)刀法測定,采用半微量凱氏法測定土壤全氮,采用火焰光度法測定土壤全鉀,采用氫氧化鈉-鉬銻抗比色法測定土壤全磷,土壤pH值采用水浸電位法測定,采用水合熱發(fā)測定土壤全碳,采用傳統(tǒng)的生化鑒定方法對白樺林地土壤三大類群微生物進(jìn)行鑒定種屬,分析微生物數(shù)量、生物量碳、多樣性指數(shù)的垂直分布情況,以及微生物數(shù)量、生物量碳、多樣性指數(shù)垂直分布與土壤理化特性垂直分布的關(guān)系,研究結(jié)果如下:⑴落葉松和白樺人工林地土壤微生物總數(shù)量、真菌、細(xì)菌、放線菌、生物量碳均隨著土壤的加深而呈現(xiàn)指數(shù)型降低的趨勢;多樣性指數(shù)隨著土層的加深而降低;白樺人工林地0~50cm范圍分離出細(xì)菌45株,放線菌38株,真菌27株,隨著土層的加深各種屬微生物呈遞減趨勢,存在明顯的垂直分布特征。⑵落葉松土壤微生物數(shù)量受到土壤全碳、全氮、全鉀、孔隙度和容重的影響,土壤生物量碳受到土壤全碳、全氮、全鉀、全磷、孔隙度的影響,多樣性指數(shù)在6月和10月主要受到土壤容重、孔隙度和全碳的影響;白樺土壤微生物數(shù)量、生物量碳主要受到容重、孔隙度、全碳、全鉀的影響,白樺林土壤微生物多樣性指數(shù)主要受到土壤容重、孔隙度和全碳的影響。⑶落葉松和白樺兩種人工林地土壤微生物數(shù)量、生物量碳和多樣性指數(shù)碳隨著深度的變化存在明顯的垂直分布特征,隨著土壤深度的增加呈降低的趨勢,即存在較強(qiáng)的邊緣效應(yīng),其生態(tài)交錯(cuò)帶下限可以采用積分的方式求得,這種邊緣效應(yīng)受到土壤理化特性的影響,總的來看對邊緣效應(yīng)的影響起主要作用的是容重、孔隙度和全碳,全碳是構(gòu)成微生物生命體的基本物質(zhì),在土壤全碳不成為限制因素時(shí),土壤容重、孔隙度對土壤微生物邊緣效應(yīng)具有決定性的作用。根據(jù)落葉松和白樺人工林中微生物垂直分布數(shù)據(jù),得到土壤微生物邊緣效應(yīng)的機(jī)理及機(jī)制,為林地的保護(hù)和生態(tài)恢復(fù)提供微生物學(xué)的參考數(shù)據(jù)。
【學(xué)位單位】：東北林業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：S714.3
【部分圖文】：

壤和大氣之間是否存在群落交錯(cuò)區(qū)而具有邊緣效應(yīng)呢？從土壤與大氣似不存在群落交錯(cuò)區(qū)，一般認(rèn)為，土壤與大氣的接觸面是一個(gè)自由界態(tài)系統(tǒng)來看，它具備三個(gè)層次：近地表大氣層、植被層與土壤層。近組成和濕度方面存在明顯的垂直分異，比如 CO2濃度越接近地表濃度量亦增加。土壤層是由固體部分、粒間孔隙和多種生物所組成的地球植物的疏松物質(zhì)層。理結(jié)構(gòu)上看，土壤由固、液、氣三項(xiàng)物質(zhì)組成，其存在的狀態(tài)和容積學(xué)過程起著重要的作用。尤其是土壤的孔隙體系，它不僅是土粒相互物、水分存在的空間、生物棲息之地，而且由于土壤孔隙在垂直空間、氣交錯(cuò)帶，導(dǎo)致土壤理化性質(zhì)、土壤生物在表層土壤與底層土壤間或者說，影響了土壤生物的結(jié)構(gòu)和功能，因此，在土壤生態(tài)系統(tǒng)和大生態(tài)交錯(cuò)地帶，并由此產(chǎn)生交錯(cuò)帶的特殊功能�？梢哉f，在土氣生態(tài)交錯(cuò)地帶，土壤微生物邊緣效應(yīng)顯著，邊緣效應(yīng)的多樣性和微生物量、土壤微生物活性，而邊緣效應(yīng)的產(chǎn)生決定于近子(圖 1)。

態(tài)系統(tǒng)平衡的維護(hù)中起到了重要的作用[64]。土壤微生物邊緣效應(yīng)是指是微生物在土壤垂直方向上的分布特征，這可以用生物數(shù)量、生物量碳、多樣性指數(shù)等生物指標(biāo)來表述，以邊緣效應(yīng)的的視角研究微生物，對于微生物的生態(tài)群落結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)物質(zhì)的代謝、生物質(zhì)資源的利用與保護(hù)有重要的意義。3.1 土壤生物指標(biāo)的垂直分布結(jié)果與分析3.1.1 落葉松土壤微生物數(shù)量垂直分布特征落葉松土壤微生物數(shù)量垂直分布圖如 3-1 所示，6 月 15 日、8 月 15 日和 10 月 15 日土壤微生物總數(shù)變化范圍分別是 0.70 × 106~ 15.46 106cfu/g 干土、1.55 × 106~ 39.09106cfu/g 干土和 0.55 × 106~ 10.59 106cfu/g 干土，其中，6 月 15 日、8 月 15 日和 10 月15 日細(xì)菌變化范圍分別是 0.68 ×106~ 15.29 106cfu/g 干土、1.53 ×106~ 38.89 106cfu/g干土和 0.53 ×106~ 10.42 106cfu/g 干土，真菌變化范圍分別是 0.46 104~ 5.87 104cfu/g干土、0.72 ×104~ 9.42 104cfu/g 干土和 0.38 ×104~ 3.49 104cfu/g 干土，放線菌變化范圍分別是 1.76×104~16.52×104cfu/g 干土、1.08× 106~10.51× 106cfu/g 干土和 1.15×104~13.64×104cfu/g 干土。

圖 3-2 落葉松土壤生物量碳垂直分布圖6 月 15 日、8 月 15 日和 10 月 15 日土壤生物量碳層間差異顯著性分析結(jié)果表明，0~10cm、10~20cm、20~30cm、70~80cm 范圍內(nèi)生物量碳在 6 月、8 月、10 月均達(dá)到顯著性差異（p<0.05）；30~40cm、40~50cm、60~70cm 范圍內(nèi) 6 月和 8 月差異不顯著（p<0.05），10 月和 6 月、8 月均到達(dá)顯著性差異（p<0.05）；50~60cm 范圍內(nèi)生物量碳在 6 月、10 月均達(dá)到顯著性差異（p<0.05），8 月和 6 月、10 月兩月份均差異不顯著（p<0.05）。3.1.3 落葉松土壤微生物生物多樣性指數(shù)垂直變化特征通過分析計(jì)算得到落葉松林地土壤微生物群落多樣性見表 3-2，6 月、8 月、10 月微生物豐富度指數(shù)變化范圍分別是 1.21~1.48、1.14~1.40、1.24~1.51，隨著土層的加深，豐富度指數(shù)逐漸降低，在 0~10cm、10~20cm、20~30cm、30~40cm 土層范圍內(nèi)土壤微生物豐富度指數(shù)在 6 月 20 日、8 月 20 日、10 月 20 日均呈現(xiàn)差異顯著（p<0.05），在 40~50cm、50~60cm、60~70cm、70~80cm 土層范圍內(nèi)豐富度指數(shù) 6 月 20 日與 10 月 20 日差異不顯著（p<0.05），而 8 月 20 日與 6 月 20 日和 10 月 20 日差異顯著（p<0.05）。6 月、8 月、10 月土壤微生物 Shannon-Weiner 多樣性指數(shù)的變化范圍分別為 0.81~2.11、0.35~0.91、0.91~1.47,6 月、8 月 Shannon-Weiner 多樣性指數(shù)隨著土層的加深微生物呈現(xiàn)先增加后降
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