不同气候带下的植物资源输入方式改变对土壤线虫和微生物群落的影响

论文摘要

植物-土壤相互作用对土壤生物多样性和相应的陆地生物群落结构和功能非常重要。植物可以通过资源（即根系分泌物、茎和根凋落物）输入的数量和质量来刺激和影响土壤食物网。植物种的特性、物种和功能群的多样性是决定土壤生物多度、多样性和营养水平的关键因素。研究表明,在全球变化的背景下,陆地生态系统的植物功能群发生了巨大的变化,导致植物资源输入的变化,从而进一步影响土壤食物网的重要组成部分,比如土壤线虫和土壤微生物群落。土壤微生物是土壤食物网的基本组成部分,与土壤线虫等营养水平较高的生物密切相关。线虫占所有多细胞动物的80%,是一个高度多样的无脊椎动物群体,它们普遍存在,在分解、养分转化和能量传递中起着重要作用。土壤微生物、土壤线虫和植物-土壤相互作用的特征为评价植物资源输入改变对土壤生物群落结构和多样性的影响提供了巨大的潜力。本研究针对中国南北三个气候迥异的典型森林生态系统,在野外实验样地设置对照（C）、去除凋落物（LR）、去除灌木和草本植物（UR）、同时去除凋落物和灌木及草本植物（ULR）、阻断乔木根系输入（RR）和同时去除凋落物和阻断乔木根系输入（LRR）六种处理方法,测定土壤中线虫和微生物的种类、生物量及其相关指数。以期通过上述实验平台来分析植物资源输入的变化如何影响土壤中线虫和微生物的多样性、群落组成和生物量。并期望通过全面系统的研究,明确植物凋落物,灌草和根系在驱动土壤生态系统过程中所扮演的角色,为森林的可持续发展和管理提供有用的信息。主要研究结果如下:（1）去凋去灌实验中（C、LR、UR、ULR）:凋落物去除使长白山样地食真菌线虫的数量与生物量、捕食性线虫的数量以及宝天曼样地食真菌线虫的生物量均显著降低;长白山和宝天曼样地有较鼎湖山样地更多的线虫生物量对凋落物去除响应明显且以降低作用为主;灌草去除使长白山植食性线虫数量显著增加;同时去除凋落物和去除灌草对长白山捕食性线虫数量与线虫总数量有明显的交互作用,其中,单独去除凋落物的情况下两者均降低,在去除灌草的情况下再去除凋落物则两者均没有降低;而鼎湖山样地的线虫数量和生物量则在该实验中无显著变化。宝天曼样地土壤线虫的多样性在去除灌草后显著降低。去除凋落物使较多的长白山土壤细菌物种的丰度显著增加,但显著降低了宝天曼和鼎湖山土壤细菌物种的丰度;去除灌草更多的增加了鼎湖山样地细菌物种的丰度。（2）去凋阻根实验中（C、LR、RR、LRR）:阻根对长白山土壤植食性线虫和宝天曼土壤食真菌线虫的数量以及三样地土壤植食性线虫的生物量均有显著降低作用;去除凋落物明显降低长白山与宝天曼样地线虫多样性指数,阻根明显降低鼎湖山线虫多样性指数。三个样地的有较多的土壤古菌、细菌与真菌的丰度在阻根处理后显著增高;去除凋落物后长白山样地土壤细菌多样性显著增高,阻根后宝天曼样地土壤真菌与鼎湖山样地土壤细菌的丰富度指数与多样性指数显著增高;长白山样地大部分微生物类群在阻根后生物量降低;宝天曼样地真菌生物量在去除凋落物后显著降低,在阻根的情况下去除凋落物则无显著变化;丛枝菌根真菌、革兰氏阳性菌、细菌与总微生物量都在单独去除凋落物后降低,但在阻根的情况下再去除凋落物则无显著变化;而鼎湖山样地这一结果无显著变化。综上所述,凋落物层去除对长白山与宝天曼样地土壤线虫与微生物群落的影响比灌草层去除的影响大,鼎湖山样地土壤线虫与微生物群落对两种因素的响应差异不明显。说明在纬度偏高的寒温带与暖温带地区凋落物对对以土壤线虫和微生物群落为基础的土壤食物网的稳定性和复杂性贡献更大,而与高纬度相比,纬度偏低的亚热带地区灌草对对以土壤线虫和微生物群落为基础的土壤食物网的稳定性和复杂性贡献相对增大。阻断乔木根系输入对长白山、宝天曼与鼎湖山样地土壤线虫与微生物群落的影响比凋落物去除的影响更大,表明了即使气候带不同,但植物根系碳输入对对以土壤线虫和微生物群落为基础的土壤食物网稳定性和复杂性的重要性要远远强于地上凋落物输入途径。

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摘要

ABSTRACT

1 前言

1.1 研究背景及意义

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究意义

1.2 国内外研究进展

1.2.1 凋落物、灌草与根系去除对土壤线虫和微生物群落的影响研究

1.2.2 植物种类及多样性对土壤线虫和微生物群落的影响研究

1.2.3 研究内容

2 研究区概况

2.1 实验地选择

2.2 实验地自然地理概况

2.2.1 吉林长白山自然保护区

2.2.2 河南宝天曼自然保护区

2.2.3 广东鼎湖山自然保护区

3 材料与方法

3.1 技术路线

3.2 实验设计

3.3 样品采集

3.4 研究方法

3.4.1 土壤理化性质测定

3.4.2 土壤线虫提取与鉴定

3.4.3 土壤微生物检测

3.5 统计分析

3.5.1 线虫c-p类群分类

3.5.2 线虫多样性指数计算

3.5.3 微生物指数

4 去除凋落物与灌草对土壤线虫和微生物群落的影响

4.1 对土壤线虫的影响

4.1.1 土壤线虫物种组成

4.1.2 土壤线虫营养类群变化

4.1.3 土壤线虫各c-p类群数量的变化

4.1.4 土壤线虫群落结构多样性

4.1.5 土壤线虫在营养类群及c-p类群上生物量的变化

4.1.6 讨论

4.2 对土壤微生物的影响

4.2.1 微生物物种丰度的变化

4.2.2 微生物Alpha多样性分析

4.2.3 土壤微生物生物量变化

4.2.4 讨论

4.3 小结

5 去除凋落物与阻断乔木根系对土壤线虫和微生物群落的影响

5.1 对土壤线虫的影响

5.1.1 土壤线虫物种组成

5.1.2 土壤线虫营养类群变化

5.1.3 土壤线虫各c-p类群数量的变化

5.1.4 土壤线虫群落结构多样性

5.1.5 土壤线虫在营养类群及c-p类群上生物量的变化

5.1.6 讨论

5.2 对土壤微生物的影响

5.2.1 微生物物种丰度的变化

5.2.2 微生物Alpha多样性分析

5.2.3 土壤微生物生物量变化

5.2.4 讨论

5.3 小结

6 结论与展望

6.1 结论

6.2 创新点

6.3 不足与展望

参考文献

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 于彬彬

导师: 邵元虎,傅声雷

关键词: 凋落物,灌草,根系,土壤线虫,土壤微生物,土壤食物网

来源: 河南大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 生物学

单位: 河南大学

基金: 特聘教授科研启动费(CJ3050A24047)

分类号: Q948

总页数: 111

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