论文部分内容阅读
在过去几十年中,人们日益关注温室气体排放及其对气候变化的潜在影响。由于具有巨大的地上和地下碳储量,森林生态系统被认为是可以降低全球温室气体浓度的重要生态系统之一。而土壤微生物是陆地森林生态系统的主要组成部分,在生态系统功能和碳循环等方面起着重要作用,但由于土壤环境的异质性,土壤微生物群落组成和特征在不同尺度差异很大。本论文以秦岭佛坪国家级自然保护区落叶阔叶林为研究对象,探究不同空间尺度下影响土壤微生物特征的主导环境因子是否存在差异性。我们选择不同的空间尺度下（5 m×5 m,1.25 m×1.25 m和0.31 m×0.31 m）的样地,进行土壤微生物特征和相关环境因子的调查。分析土壤微生物磷脂脂肪酸（phospholipid fatty acids,PLFAs）的生物量,微生物群落结构和基础土壤微生物呼吸对环境因子的响应。结果表明:（1）、树种分布会对土壤微生物特征的影响通过计算样地内胸径大于1 cm的木本植物的植被影响潜力,与土壤理化性质和土壤微生物PLFAs特征比较分析,发现植被分布会显著影响表层（0～20 cm）土壤p H和细根生物量和细根碳含量,且不同种木本植物之间存在差异。土壤微生物PLFAs生物量与植被影响潜力之间没有发现显著的相关性,但土壤微生物群落结构与植被影响潜力之间表现出了显著的相关性,特别是真菌/细菌比（soil fungal/bacterial ratios,F/B）。土壤F/B与除了泡花树、锐齿槲栎、鼠李和四蕊槭之外的其他种木本植物植被影响潜力呈现一定的负相关关系。树种主要通过影响土壤pH和碳氮间接影响土壤微生物群落结构。（2）、土壤性质对土壤微生物呼吸的影响通过偏相关分析,土壤含水率、土壤有机碳（soil organic carbon,SOC）、土壤总氮（total soil nitrogen,TN）溶解性有机碳（dissolved organic carbon,DOC）和溶解性总氮（dissolved total nitrogen,DTN）、都与基础微生物呼吸呈极显著正相关（p<0.01）。土壤pH值与基础土壤微生物呼吸和单位PLFAs基础土壤微生物呼吸呈极显著负相关（p<0.01）。土壤DOC、SOC和TN与单位PLFAs基础土壤微生物呼吸呈极显著正相关（p<0.01）。SOC和TN含量增高,会显著提高土壤微生物CO2的排放量。虽然DOC和DTN含量只占土壤碳氮的0.1%左右,但也会显著影响土壤微生物呼吸。基础土壤微生物呼吸主要受到土壤微生物群落结构和SOC含量的影响。（3）、不同空间尺度下影响土壤微生物群落的主导因子土壤全磷、DOC和DTN含量在三种空间尺度之间有显著差异（p<0.05）。对土壤微生物PLFAs生物量分析表明,放线菌生物量在小尺度下显著低于大、中尺度（p<0.05）,其他土壤微生物PLFAs生物量都没有显著差异。支链/单不饱和PLFAs比在大尺度显著高于中、小尺度（p<0.05）,其他土壤微生物群落结构特征都没有显著差异。基础土壤微生物呼吸在大尺度和小尺度之间具有显著差异（p<0.05）;单位PLFAs的基础土壤微生物呼吸则表现出中、小尺度显著高于大尺度（p<0.05）。相关性分析和冗余分析表明,不同空间尺度下,环境因子对土壤微生物特征的解释度也存在明显差异。大尺度下,解释度最高的环境因子是SOC、土壤含水率和DTN;中尺度下,解释度最高的是土壤含水率、TN和DOC;小尺度下,解释度最高的是土壤pH、全磷含量和TN。研究表明由于尺度效应的存在,导致随着取样尺度的缩小,环境因子的交互作用增强和空间自相关程度增大,从而表现出在不同空间尺度下环境因子对土壤微生物的影响存在差异。总之,木本植物的树种分布和胸径大小会显著影响采样点的土壤微生物分布和功能,这种影响受到采样点与植物的距离和该植物的胸径共同影响。土壤碳氮会显著影响土壤微生物的分布和群落结构,特别是溶解性碳氮。另外,不同空间尺度下,环境因子对土壤微生物的影响存在差异性。因此,研究不同尺度下微生物特征有助于我们深入理解全球环境变化下土壤微生物与环境的互作关系。