【摘要】：本研究通過在亞熱帶濱海防護林濕地松(Pinus elliottii)、尾巨桉(Eucalyptus urophylla × Eucalyptus grandis)、紋莢相思(Acacia aulacocarpa)和木麻黃(Casuarina equisetifolia)人工林中設置去除凋落物、去除根系、環(huán)割和對照處理來分析改變地上、地下輸入對沙地人工林土壤呼吸、土壤微生物生物量、群落結(jié)構(gòu)和功能的影響,并探討其相互關(guān)系。實驗樣地設置在福建省長樂大鶴國有防護林場(25°57'N,119°24'E),在每個人工林中設置4個20m×20m樣地,作為研究樹種對土壤呼吸和微生物性質(zhì)影響的樣地,在每個樣地中均設置3個2 m×2 m次小區(qū),按照隨機區(qū)組方法設計去除根系、去除凋落物和對照處理,濕地松人工林中另設4個10m×10m的環(huán)割處理樣地,樣地內(nèi)每株樹木均進行樹干環(huán)割,環(huán)割小區(qū)內(nèi)相同方法進行去除凋落物、去除根系和對照三種處理的設置。樣地布設后每月進行土壤呼吸的測定,處理一年以后,在每個季節(jié)對土壤微生物群落和酶活性進行一次檢測,以期歸納出凋落物、根系輸入變化對土壤碳排放的影響及其微生物機制。主要研究結(jié)論如下:(1)樹種對土壤呼吸有顯著影響,土壤呼吸月平均速率和土壤呼吸年通量均表現(xiàn)為尾巨桉最高,紋莢相思和木麻黃次之,濕地松最低。樹種對土壤微生物生物量、群落組成和酶活性影響顯著,并且具有顯著的季節(jié)變化特征。(2)不同輸入處理對土壤呼吸的影響及貢獻差異顯著,去除根系和凋落物顯著降低各林分土壤呼吸,環(huán)割對濕地松人工林土壤呼吸影響不顯著,濕地松林分礦質(zhì)土壤呼吸對土壤呼吸的貢獻最大(51.1%),尾巨桉林分比重最大的為凋落物層呼吸(50.0%),紋莢相思和木麻黃人工林中貢獻最大的均為礦質(zhì)土壤呼吸,但與凋落物層呼吸差異較小,根系呼吸作用最弱。(3)土壤呼吸速率與土壤溫度呈顯著的指數(shù)相關(guān),與土壤濕度呈顯著的線性相關(guān),土壤溫度、含水量的配置狀況導致了土壤呼吸的季節(jié)變化,兩者的雙因素模型能解釋各人工林及各處理土壤呼吸速率38%-67%的變異。土壤呼吸的溫度敏感性濕地松1.537、木麻黃1.492,顯著低于尾巨桉(1.665)和紋莢相思(1.878),與有些研究中發(fā)現(xiàn)的闊葉林土壤呼吸Q10值小于針葉林的結(jié)論不一致,這與沙地土壤中難以形成大量穩(wěn)定性有機碳關(guān)系密切,去除根系顯著升高Q10值,去除凋落物顯減低Q10值,表明凋落物和根系輸入處理引起了應對外界環(huán)境變化抵御能力的改變。(4)濕地松人工林去除凋落物顯著降低了土壤MBC、MBN,去除根系反而使土壤MBC含量顯著升高,環(huán)割小區(qū)土壤MBC、MBN含量相比對照變化不顯著,其內(nèi)部的去除根系和凋落物處理均顯著降低土壤MBC、MBN。尾巨桉、紋莢相思和木麻黃人工林去除根系和凋落物土壤MBC、MBN含量與對照相比差異不顯著,表明土壤微生物生物量有較高的積累能力,與土壤中原有有機質(zhì)含量較高有關(guān)。夏季,所有微生物類群磷脂脂肪酸含量在濕地松環(huán)割處理小區(qū)顯著低于對照,尾巨桉人工林各微生物類群數(shù)量也在去除根系和凋落物后明顯下降。紋莢相思和木麻黃人工林土壤磷脂脂肪酸含量在去除根系和凋落物后變化不顯著。其他季節(jié)各處理土壤微生物的變化規(guī)律與此相似。(5)處理的時間長短也是影響微生物生物量的一個重要方面。濕地松人工林土壤MBC含量隨著處理時間的增長不斷下降,尾巨桉人工林前三個季節(jié)土壤MBC含量較高且相互之間差異不顯著,至次年春季急劇降低。紋莢相思和木麻黃MBC含量在冬季最高,夏季次之,春季最低,恰好與土壤微生物對土壤碳庫的利用強度相對應(6)土壤微生物群落的結(jié)構(gòu)的變化受到地上地下輸入處理的顯著影響。處理一年后發(fā)現(xiàn),地上、地下輸入減少顯著降低了濕地松、紋莢相思和木麻黃土壤中真菌豐度,降低了真菌細菌比,提高了放線菌豐度,而在尾巨桉中群落組成無顯著變化。研究期間土壤微生物群落組成最大的變化即是革蘭氏陽性細菌和革蘭氏陰性細菌比值在冬季的增大,這與革蘭氏陽性細菌抗逆性強相對。不同季節(jié)主成分分析結(jié)果顯示,時間因素(處理周期)是推動微生物群落結(jié)構(gòu)演變的重要條件。(7)去除根系、凋落物和環(huán)割處理對土壤酶活性影響顯著。濕地松人工林所有水解酶活性在去除根系、凋落物和環(huán)割處理后顯著低于對照,氧化酶活性僅在去除凋落物處理下顯著低于對照處理。尾巨桉人工林中水解酶活性受處理的影響在季節(jié)之間波動明顯,氧化酶活性變化不顯著。紋莢相思人工林土壤水解酶活性在去除凋落物小區(qū)均顯著低于其他處理,氧化酶活性變化不顯著。木麻黃人工林中所有酶活性均表現(xiàn)為去除凋落物后低于對照或去除根系,凋落物和根系輸入的減少對過氧化物酶和多酚氧化酶這兩種氧化酶影響不顯著。土壤酶活性的變化還具有明顯的季節(jié)差異。除濕地松人工林外,其他樹種土壤酶活性均在春季高于其他季節(jié)。(8)相關(guān)分析發(fā)現(xiàn),纖維素水解酶活性與革蘭氏陽性細菌、叢枝菌根真菌和真菌生物量顯著負相關(guān),β-葡萄糖苷酶活性與各微生物類群數(shù)量相關(guān)性不顯著,酸性磷酸酶活性與脂肪酸總量、革蘭氏陽性細菌以及真菌生物量顯著正相關(guān),乙酰氨基葡萄糖苷酶活性僅極顯著正相關(guān)于真菌生物量,多酚氧化酶活性與叢枝菌根真菌生物量極顯著正相關(guān),過氧化物酶活性與除革蘭氏陽性細菌以外的所有微生物生物量相關(guān)性顯著,其中叢枝菌根真菌的作用最強。土壤呼吸速率與所有土壤微生物類群數(shù)量顯著相關(guān),相關(guān)性最強的是叢枝菌根真菌,土壤呼吸速率與土壤兩種氧化酶活性的相關(guān)性顯著,不同處理下水解酶活性與土壤呼吸速率的相關(guān)性有差異。土壤微生物群落和酶活性與土壤呼吸的顯著性關(guān)系,印證了土壤微生物群落組成和功能(酶活性)活動是土壤呼吸的微觀表現(xiàn)形式。
【學位授予單位】：福建師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：S714
【圖文】：

曬Ｉ丨逡逑月份Ｍｏｎｔｈ逡逑圖２－１不同樹種土壤呼吸速率、溫度和濕度的季節(jié)變化逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋Ｓｅａｓｏｎａｌ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎｓ邋ｏｆ邋ｓｏｉｌ邋ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ邋（Ａ），邋ｓｏｉｌ邋ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ（Ｂ）邋ａｎｄ邋ｓｏｉｌ逡逑ｍｏｉｓｔｕｒｅ（Ｂ）邋ｕｎｄｅｒ邋ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ邋ｔｒｅｅ邋ｓｐｅｃｉｅｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋Ｓｅｐ．邋２０１４邋ａｎｄ邋Ｊｕｌ．邋２０１６逡逑對土壤呼吸速率與土壤溫度、濕度做回歸分析發(fā)現(xiàn)，４個樹種土壤呼吸速率逡逑與土壤溫度之間呈顯著的指數(shù)相關(guān)，與土壤濕度呈顯著的線性相關(guān)。土壤溫度可逡逑分別解釋濕地松尾巨桉、紋莢相思和木麻黃人工林土壤呼吸的３６．６％、２６．８％、逡逑４４．０％和２７．０％，邋土壤濕度可分別解釋１２．６％、１０．０％、１９．５％和７．８％。土壤溫度逡逑和濕度的雙因素模型對土壤呼吸速率的解釋率分別為５１．４％、５０．４％、５４．４％和逡逑３８．２％，與僅考慮土壤溫度、濕度的單因素模型相比有較大提高，表明４個樹種逡逑土壤呼吸受到土壤溫度和濕度的共同調(diào)控。逡逑２２逡逑

１８．６％，但未達到顯著水平（Ｐ＝０．１３），各月的變化范圍處在－４１．７％￣－２．０％之間。逡逑木麻黃小區(qū)去除根系處理使土壤呼吸速率平均值降低了邋１２．１％邋（Ｐ＝０．０７６），各月逡逑的變化范圍處在－３７．０％￣－０．４％之間，處理一年后降幅減小到較低水平（圖３－２Ａ）。逡逑去除凋落物處理與去除根系處理對于四個樹種人工林土壤呼吸的影響趨勢逡逑較為一致，均顯著降低土壤呼吸速率。濕地松去除凋落物處理顯著降低土壤呼吸逡逑速率平均值１７．４％邋（尸＝０．０３２）。對于尾巨桉而言，去除凋落物使土壤呼吸速率一逡逑直保持顯著的降低模式，其平均速率顯著下降４７．６％邋（Ｐ＜０．００１），且降幅最小時逡逑也達到２６％。去除凋落物處理使紋莢相思和木麻黃土壤呼吸速率也分別顯著下降逡逑３５．３％邋（Ｐ＝０．００５）和３２．８％邋（Ｐ＜０．００１），并且各個月份的降低幅度比較均勻（圖逡逑３－２邋Ｂ）。逡逑對于濕地松林分，環(huán)割處理對土壤呼吸速率產(chǎn)生的影響并不顯著（Ｐ＝０．３７８）逡逑（圖３－２Ｃ），變化幅度在－２６．８％￣１１．９％之間，而且在處理一年后的夏秋季節(jié)環(huán)割逡逑處理的平均呼吸速率出現(xiàn)比對照處理高的趨勢，這可能與?

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本文編號：2733440