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我国作为世界上人工林面积最大和增长速度最快的国家,桉树人工林面积达450万hm2。桉树人工林在为人类提供林木产品、减缓大气CO2浓度等方面发挥生态和社会效益同时,也带来了生物多样性下降、土壤水分和养分含量降低等生态环境问题,其中化感作用备受争议。桉树人工林化感作用机制的研究对桉树人工林科学经营和管理具有重要意义,以往桉树化感作用主要关注对受体植物的生理作用研究,缺乏对土壤生态系统的影响研究;桉树化感物质鉴定还不系统;同时以往研究多以某一年龄桉树为研究对象,这不利于全面揭示桉树化感作用机制。本研究以四川省丹棱县2年、4年、6年、8年、10年生巨桉人工林为研究对象,利用UPLC-MS鉴定巨桉人工林水溶性酚类物质(酚酸和黄酮),分析这些物质与随年龄增长的环境因子特征的相关性,在此基础上通过外源添加酚类物质,研究其对土壤细菌群落结构的影响,以期为四川巨桉人工林的科学经营和管理提供一定的理论依据。主要结果如下:(1)通过UPLC-MS在巨桉凋落物、根及根际土壤中鉴定得到17种水溶性酚类物质。其中,酚酸类物质7种:2-O-阿魏酸-羟基柠檬酸(2-O-Feruloyl hydroxycitric acid)、6-甲基水杨酸(6-Methylsalicylic acid)、没食子酸(Gallic acid)、水杨酸(Salicylic acid)、鞣花酸(Ellagic acid)、羟基苯基乳酸(Hydroxyphenyllactic acid)、4-羟基苯甲酸(4-Hydroxybenzoic acid)。10种黄酮类物质:白杨素(Chrysin)、表儿茶素(Epicatechin)、圣草苷(Eriodictin)、安哥拉素(Angoletin)、表没食子酸儿茶素(Epigallocatechin)、苏木黄酮二甲醚(Sappanone A dimethyl ether)、大黄素(Emodin)、槲皮素(Quercetin)、Tetrangulol和二甲醚鹰嘴豆芽素(Biochanin A dimethyl ether)。多数水溶性酚类物质在凋落物和根中含量高于根际土壤。此外,多数酚类物质在根际土壤中含量不存在显著差异,但在6、8、10年生巨桉凋落物中含量较高,在2、4年生巨桉根中含量较高。(2)与弃耕土壤相比,土壤含水量在2-6年生巨桉林地内显著升高,土壤pH在4-8年生巨桉林地内显著降低;土壤养分(土壤全氮、可溶性有机碳、可溶性有机氮、铵态氮、硝态氮及亚硝态氮)含量在2年、4年生巨桉土壤中较低,而在6-10年生巨桉土壤中显著升高,巨桉造林后土壤养分含量总体升高。与弃耕土壤相比,土壤微生物生物量碳含量在巨桉造林后显著升高,且在6年生巨桉林内达到最大。土壤微生物生物量氮含量在2年生巨桉土壤中显著升高,且随着林龄的增长,土壤微生物生物量氮含量显著降低。与弃耕土壤相比,土壤微生物呼吸速率在不同林龄巨桉土壤中增强,土壤蔗糖酶活性在巨桉土壤中增强,而土壤脲酶、硝酸还原酶活性在2年生巨桉土壤中增强,土壤亚硝酸还原酶活性在8-10年生巨桉土壤中显著降低。(3)土壤细菌总数在不同林龄巨桉土壤和弃耕土壤中不存在显著差异。4年生巨桉土壤细菌丰度和多样性指数显著升高,而在6-10年生巨桉土壤细菌丰度和多样性指数显著降低。2年和6年生巨桉土壤、4年生巨桉和弃耕土壤、8年和10年生巨桉土壤的细菌群落组成分别相近。各林龄巨桉土壤细菌的相对丰度在门、纲、属的分类水平上均存在较大差异。其中,Gemm-1、Gemmatimonadetes、Betaproteobacteria和[Pedosphaerae]为4年生巨桉土壤及弃耕土壤的主要菌群;Gammaproteobacteria、DA052、Ktedonobacteria、ABS-6为2年和6年生巨桉主要菌群;Alphaproteobacteria、Clostridia、TM1为8年和10年生巨桉土壤主要菌群。Betaproteobacteria、Gemmatimonadetes、[Pedosphaerae]和Gemm-1相对丰度与多数土壤养分及生物及生化(亚硝酸还原酶除外)特性负相关;Ktedonobacteria、ABS-6、DA052、Gammaproteobacteria相对丰度与土壤含水量、亚硝酸还原酶含量正相关,与土壤无机态氮含量呈负相关;而Alphaproteobacteria、TM1、Clostridia相对丰度与土壤无机态氮含量正相关,与土壤含水量、亚硝酸还原酶含量负相关。酚类化感物质含量和随林龄增长环境因子(土壤理化性质、生物及生化特性、细菌群落结构)动态变化间具有显著相关性。(4)水溶性酚类物质对土壤有机碳、全氮、铵态氮、硝态氮、微生物呼吸速率及亚硝酸还原酶具有一定抑制作用,对土壤含水量、pH、全磷、可溶性有机碳、亚硝态氮、微生物生物量碳、微生物生物量氮、蔗糖酶、硝酸还原酶具有一定促进作用。总体来看,酚酸类物质的化感作用普遍强于黄酮类物质;6-甲基水杨酸、没食子酸及表儿茶素对土壤理化性质、生物及生化特性化感作用较强,而羟基苯基乳酸对土壤理化性质、生物及生化特性化感作用较弱,其余酚类化感物质对土壤理化性质、生物及生化特性均存在一定化感作用但不强烈。(5)酚酸类物质对土壤细菌群落结构的化感作用强于黄酮类物质。其中,6-甲基水杨酸和没食子酸对土壤细菌总数存在促进作用;6-甲基水杨酸C1浓度、没食子酸C4浓度、表儿茶素和表没食子儿茶素对土壤细菌Alpha多样性具有促进作用,而水杨酸、鞣花酸及大黄素C1浓度对土壤细菌Alpha多样性具有抑制作用。除4-羟基苯甲酸外,酚酸类物质处理对土壤细菌群落组成影响显著,而多数黄酮类物质(大黄素除外)对土壤细菌群落组成影响较小。没食子酸、水杨酸、鞣花酸对不同土壤细菌相对丰度影响较大,没食子酸对unidentifiedActinobacteria、Ktedonobacteria等相对丰度具有促进作用,对Subgroup2、unidentifiedAcidobacteria(C1浓度)和Alphaproteobacteria等相对丰度具有抑制作用;水杨酸对Betaproteobacteria(C1浓度)的相对丰度具有促进作用,对Subgroup2的相对丰度具有抑制作用;鞣花酸对unidentifiedActinobacteria的相对丰度具有促进作用,对Subgroup2、unidentifiedAcidobacteria和Alphaproteobacteria等相对丰度在C1浓度处理中具有抑制作用。此外,多数酚类物质对Betaproteobacteria的相对丰度具有一定促进作用,酚酸的促进作用强于黄酮类物质;多数酚类物质对Clostridia的相对丰度具有抑制作用。此外,Alphaproteobacteria的相对丰度与土壤pH(没食子酸、鞣花酸、白杨素)、硝态氮含量(苏木黄酮二甲醚除外)正相关;在白杨素、苏木黄酮二甲醚处理中与蔗糖酶活性正相关,但在没食子酸、水杨酸、鞣花酸处理中与蔗糖酶活性负相关;其与Betaproteobacteria的相对丰度负相关(大黄素除外)。Betaproteobacteria的相对丰度与土壤pH在羟基苯基乳酸、没食子酸、白杨素、表没食子儿茶素处理中正相关,与硝态氮、铵态氮在表儿茶素、表没食子儿茶素处理中含量负相关;Betaproteobacteria在多数酚酸(没食子酸、鞣花酸除外)、白杨素、苏木黄酮二甲醚和表儿茶素处理的土壤中相对丰度存在一定程度的升高。Clostridia的相对丰度与硝态氮(除水杨酸、白杨素处理外)、铵态氮(除羟基苯基乳酸、没食子酸、水杨酸、白杨素处理外)含量及土壤微生物呼吸速率(在4-羟基苯甲酸、6-甲基水杨酸、没食子酸、表儿茶素、表没食子儿茶素处理中)正相关,与微生物生物量碳含量(在6-甲基水杨酸、鞣花酸、白杨素、大黄素、苏木黄酮二甲醚、表儿茶素处理中)、土壤含水量(在6-甲基水杨酸、没食子酸、鞣花酸、槲皮素、表儿茶素、表没食子儿茶素处理中)负相关。综上,随着林龄增长巨桉水溶酚类化感物质含量在林内及土壤环境因子作用下显著变化;外源添加酚类化感物质显著影响了土壤细菌群落结构、土壤理化和生物及生化特性,其中6-甲基水杨酸、没食子酸、水杨酸、鞣花酸、表儿茶素是巨桉人工林主要水溶酚类化感作用物质,为揭示巨桉人工林化感作用特征及巨桉人工林科学经营和管理提供了理论依据。