不同养分供应下根系性状和土壤参数对土壤微生物的影响

来源 :山西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yangshaoj2005
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根系和微生物群落在土壤碳和养分循环中起关键作用。然而,异质养分供应下的根系性状与土壤微生物群落之间的关系仍不清楚。本研究选取了6种不同根直径的外生菌根(Ectomycorrhiza,ECM)树种,分别为松科的油松(Pinus tabuliformis)和落叶松(Larix gmelinii),壳斗科的辽东栎(Quercus liaotungensis)和栓皮栎(Quercus variabilis),以及桦木科的千金榆(Carpinus cordata)和白桦(Betula platyphylla),采用内生长袋法并设置了对照无养分添加、无机(奥绿肥)和有机(鸡粪)养分添加处理,测定了根系生长、形态和化学性状、土壤参数以及土壤微生物(细菌和真菌)群落组成和多样性。主要研究结果如下:(1)不同养分添加下土壤细菌的优势菌门主要为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)拟杆菌门(Bacteroidetes)和疣微菌门(Verrucomicrobia);真菌群落的优势菌门主要为子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)和毛霉亚门(Mucoromycota)。无机和有机养分添加显著降低了寡营养类群(如:酸杆菌门Acidobacteria)的相对丰度,但增加了富营养类群(如:放线菌门Actinobacteria)的相对丰度。不同树种之间细菌和真菌的优势菌门组成相似,只是相对丰度存在一定差异。(2)与对照相比,无机和有机养分添加显著降低了细菌群落Alpha(α-)多样性,而真菌群落α-多样性仅在无机养分添加下显著降低,在有机养分添加下无显著影响。细菌群落α-多样性受树种影响显著,但真菌群落不显著。此外,树种和养分添加处理二者交互作用对细菌和真菌群落α-多样性均存在显著影响。(3)树种、养分添加处理以及二者的交互作用对细菌和真菌的群落结构都存在显著影响,并且有机养分(细菌:R~2=0.230,P<0.001;真菌:R~2=0.133,P<0.001)对群落结构的影响大于无机养分(细菌:R~2=0.079,P<0.001;真菌:R~2=0.076,P<0.001)。群落共生网络也发现相比于对照和无机养分处理,有机养分添加下对群落网络的拓扑指数(如:平均最近邻度和边数)都明显增大,表明有机养分添加后的微生物物种之间的关系更加密切,群落共生网络也更加稳定复杂。(4)土壤参数、根系性状以及二者的交互作用都能有效的预测土壤细菌和真菌群落组成,并且在所有处理下均能解释群落总变异的90%以上。其中,土壤参数比根系性状独立解释微生物群落的更大变化,表明土壤参数对土壤微生物群落影响占据着主导地位。土壤参数和根系性状的交互作用可以解释细菌(12.2-33.1%)比真菌群落(-0.10-10.5%)更多的变异。此外,与对照相比,根系性状可以独立解释有机和无机养分环境下微生物群落更大的变异比例,而土壤参数与根系性状交互作用在对照中对细菌和真菌的解释率均高于有机和无机养分添加下。结构方程模型表明,速效钾和铵态氮分别对细菌和真菌群落α-多样性有直接影响。而土壤p H对细菌α-多样性没有直接影响,但通过影响根系总酚含量对细菌α-多样性有间接影响。(5)根系形态性状(根直径和比根长)能够有效预测真菌群落组成,而根系化学性状(总可溶性糖和总酚含量)能够影响对照和无机处理中细菌和真菌群落的组成和α-多样性,根系生长性状(根长和生物量)可以影响所有处理中细菌和真菌群落的组成和α-多样性。综上所述,本研究探究了不同养分添加对北方温带森林土壤微生物群落的影响,证明了根系性状可以有效预测土壤微生物群落组成和α-多样性,尤其是影响细菌群落,但这些关系受营养斑块类型的调节。此外,强调了土壤参数、根系性状以及二者交互作用在确定森林生态系统中微生物群落的组成和多样性方面的重要性,并且认为综合考虑这些因素,可以进一步提高对植物-土壤-微生物相互作用机制的认识,从而实现森林生态系统的可持续管理。
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