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亚热带不同植被恢复阶段植物与土壤微生物多样性特征及其相关关系

2020-12-02阅读(111)

亚热带不同植被恢复阶段植物与土壤微生物多样性特征及其相关关系

论文摘要

为了解不同植被恢复阶段植物与土壤微生物多样性特征及其相关关系,本文采用空间序列代替时间序列的方法,以赣州市石城县赣江源国家自然保护区内洋地林场为研究区,选取残次林（CC,植被恢复时间为10a）、针阔混交林（HJ,植被恢复时间为30a）、阔叶林（CS,植被恢复时间为100a）为研究对象,分别代表退化生态系统进行植被恢复后的前期、中期和后期阶段,对不同林分的植物多样性、土壤养分、枯落物生物量、细根生物量及形态、土壤微生物多样性特征及其相互关系进行研究,得到以下初步结论:（1）在所调查的样地中,乔木层植物共计15科18属22种,不同植被恢复阶段分别为CS（18种）>HJ（8种）>CC（7种）;灌木层共计17科22属25种,不同植被恢复阶段分别为CS（18种）>HJ（15种）>CC（13种）;草本层共计5科6属6种,同植被恢复阶段分别为HJ（5种）>CC（3种）>CS（2种）。植物物种丰富度指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数均随着植被恢复阶段的进行而增大,Pielou指数无显著变化。CC和HJ的植物多样性指数在垂直结构上变化为灌木层>乔木层>草本层,CS为乔木层>灌木层>草本层。HJ和CS之间的相似性更高（0.55）,HJ和CC之间次之（0.51）,CC和CS之间相似性最低（0.33）。（2）030cm土层中土壤全氮、全磷、有效磷和速效钾含量随植被恢复呈增长趋势,有机质、全钾含量先增加后减少,土壤养分随土层加深而减少。枯落物生物量随植被恢复阶段的变化为HJ（10160kg/hm2）>CS（8850kg/hm2）>CC（6470kg/hm2）。030cm土层细根总生物量大小为CC（19.61t/hm2）>HJ（11.63t/hm2）>CS（7.27t/hm2）,乔木、灌木细根生物量为CS>HJ>CC,草本细根生物量为CC（17.24t/hm2）>HJ（8.37t/hm2）>CS（0.07t/hm2）;010cm土层细根生物量大小为CC（14.31t/hm2）>HJ（7.73t/hm2）>CS（4.17t/hm2）,1020cm土层细根生物量大小为CC（3.16t/hm2）>HJ（2.25t/hm2）>CS（1.82t/hm2）,2030cm土层细根生物量大小为CC（2.15t/hm2）>HJ（1.64t/hm2）>CS（1.28t/hm2）;细根的比根长、比表面积、根长密度和根表面积密度在总量上均随着植被恢复阶段的进行而减小。（3）土壤微生物总数随植被恢复阶段的变化不显著,细菌、放线菌、革兰氏阳性菌、丛枝根真菌、厌氧微生物数量随植被恢复的变化基本是CS>HJ>CC,而真菌、革兰氏阴性菌、真核微生物数量无明显变化。三个植被恢复阶段中土壤微生物数量较高的菌类是细菌、放线菌和真菌,数量大小均为细菌>放线菌>真菌。土壤微生物数量随土层深度加深而减少。不同植被恢复阶段的土壤微生物多样性指数无明显差异,但不同土层之间稍有差异。（4）植物物种丰富度指数与全磷、有效磷、乔木细根量极显著正相关,与灌木细根显著正相关;与全钾、草本细根、细根根长密度极显著负相关,与细根总生物量、细根比根长、比表面积、细根表面积密度显著负相关。Simpson指数与细根总生物量显著负相关。Shannon-Wiener指数与全氮显著正相关,与全磷、有效磷、乔木细根量极显著正相关;与全钾、乔木细根总量、草本细根量、细根根长密度极显著负相关,与细根比根长、比表面积、细根根表面积密度显著负相关。土壤微生物总量、细菌、放线菌数量与全磷、有效磷、乔木细根量、灌木细根量达到或超过显著正相关水平,与全钾、草本细根量达到或超过显著负相关水平。土壤微生物物种丰富度指数与有机质显著正相关,与全氮、速效钾极显著正相关;Simpson指数与速效钾显著正相关;Shannon-Wiener指数与有机质、全氮显著正相关,与速效钾极显著正相关。（5）植物物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数与土壤微生物总数、细菌、放线菌、革兰氏阳性菌、丛枝根真菌、厌氧微生物数量以及细菌:真菌的相关性达到显著或极显著水平,Pielou指数与放线菌、革兰氏阳性菌、丛枝根真菌数量正相关,Simpson指数与微生物总数及其他类群微生物数量的相关性均不显著;三大微生物类群中放线菌与植物多样性的相关性最高。乔木层植物多样性与土壤微生物总数、细菌、放线菌、革兰氏阳性菌、丛枝根真菌数量以及细菌:真菌基本呈显著或极显著正相关;灌木层物种丰富度指数、Shannon-Wiener指数基本与微生物总数、细菌、放线菌、革兰氏阳性菌、丛枝根真菌、厌氧微生物数量以及细菌:真菌呈显著或极显著正相关;草本层与微生物含量之间的相关性不显著。植物多样性与土壤微生物多样性的相关性不显著。乔木层物种丰富度指数与土壤微生物Simpson指数显著正相关,灌木层Shannon-Wiener指数与微生物Simpson指数显著正相关,草本层四个多样性指标与微生物Simpson指数、Shannon-Wiener指数基本显著负相关。总之,随着植被恢复阶段的进行,土壤养分、枯落物生物量及植物多样性均有一定程度的改善;植物多样性与土壤微生物多样性并不是简单的增多或者减少,而可能与特定阶段森林植被物种组成有关,地上部分的植被组成形成特定的枯落物及根系体系,从而协同影响着土壤微生物,因此,在生产实践中为维持森林生态系统的平衡与稳定,应该关注植被恢复过程中植被群落结构组成的变化情况。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 研究背景、目的与意义
  •     1.1.1 研究背景
  •     1.1.2 研究目的与意义
  •   1.2 文献综述
  •     1.2.1 生物多样性
  •     1.2.2 植物多样性及其影响因素
  •     1.2.3 土壤微生物多样及其影响因素
  •     1.2.4 植物多样性与微生物多样性间的相关关系
  • 2 材料与方法
  •   2.1 研究区概况及样地设置
  •     2.1.1 研究区概况
  •     2.1.2 样地设置
  •   2.2 研究目标与内容
  •     2.2.1 研究目标
  •     2.2.2 研究内容
  •     2.2.3 技术路线
  •   2.3 样品采集与预处理
  •     2.3.1 土壤样品采集
  •     2.3.2 植物多样性调查
  •     2.3.3 枯落物收集
  •     2.3.4 细根采集
  •   2.4 分析方法
  •     2.4.1 土壤养分测定
  •     2.4.2 枯落物生物量
  •     2.4.3 细根生物量及形态
  •     2.4.4 植物多样性
  •     2.4.5 土壤微生物多样性
  •   2.5 数据处理与分析
  • 3 亚热带不同植被恢复阶段林内环境特征
  •   3.1 亚热带不同植被恢复阶段土壤养分特征
  •   3.2 亚热带不同植被恢复阶段的枯落物量
  •   3.3 亚热带不同植被恢复阶段的细根特征
  •     3.3.1 细根总生物量及组成特征
  •     3.3.2 细根生物量垂直分布特征
  •     3.3.3 细根形态特征
  • 4 亚热带不同植被恢复阶段植物多样性
  •   4.1 亚热带不同植被恢复阶段森林植被种类组成
  •   4.2 亚热带不同植被恢复阶段植物多样性
  •   4.3 亚热带不同植被恢复阶段内各层次植物多样性
  •   4.4 亚热带不同植被恢复阶段间各层次植物多样性
  •   4.5 亚热带不同植被恢复阶段群落间相似性
  •   4.6 植物多样性与林内环境特征的相关关系
  • 5 亚热带不同植被恢复阶段土壤微生物多样性
  •   5.1 亚热带不同植被恢复阶段土壤微生物群落结构及垂直分布特征
  •     5.1.1 亚热带不同植被恢复阶段土壤微生物群落结构
  •     5.1.2 土壤微生物类群组成特征
  •     5.1.3 亚热带不同植被恢复阶段土壤微生物垂直分布特征
  •   5.2 亚热带不同植被恢复阶段土壤微生物多样性特征
  •     5.2.1 不同植被恢复阶段间的土壤微生物多样性
  •     5.2.2 各植被恢复阶段内层次微生物多样性
  •   5.3 微生物多样性与林内环境特征的相关关系
  •     5.3.1 土壤微生物含量与林内环境特征的相关关系
  •     5.3.2 土壤微生物多样性与林内环境特征的相关关系
  • 6 植物多样性与土壤微生物多样性的相关关系
  •   6.1 植物多样性与土壤微生物含量的相关关系
  •     6.1.1 植物多样性与土壤微生物含量的相关关系
  •     6.1.2 林内不同层次植物多样性与土壤微生物含量的相关关系
  •   6.2 植物多样性与土壤微生物多样性的相关关系
  •     6.2.1 植物多样性与土壤微生物多样性的相关关系
  •     6.2.2 林内不同层次植物多样性与土壤微生物多样性的相关关系
  • 7 讨论与结论
  •   7.1 讨论
  •     7.1.1 林内环境特征
  •     7.1.2 植物多样性
  •     7.1.3 土壤微生物多样性
  •     7.1.4 植物多样性与微生物多样性的相关关系
  •   7.2 主要结论
  •   7.3 展望
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 张腾升

    导师: 黄荣珍,李相玺

    关键词: 植被恢复,植物多样性,土壤微生物多样性,土壤养分

    来源: 南昌工程学院

    年度: 2019

    分类: 基础科学,农业科技

    专业: 生物学,农业基础科学,农艺学

    单位: 南昌工程学院

    基金: 国家自然科学基金“外源有机碳对红壤退化地微团聚体形成与稳定的影响机制(31660192)”

    分类号: S154.3

    DOI: 10.27839/d.cnki.gncgc.2019.000022

    总页数: 73

    文件大小: 1526K

    下载量: 70

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