滇中云南松森林火烧时间序列土壤微生物群落动态研究

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火是森林生态系统中重要的干扰因子。森林火灾不仅破坏森林地上植被,同时影响土壤生态过程。云南是我国森林火灾高发区,广泛分布的偏干性云南松针叶林是林火热点区。然而关于火烧如何影响云南松森林土壤微生物群落动态的研究较少,开展相关的研究可以为云南松森林火烧后的恢复和管理提供一定的参考。本文以云南省玉溪市易门县云南松森林为研究对象,选取火烧后0年(当年火烧)、1年、3年、7年、12年、25年六个云南松森林火烧序列样地,同时在火烧样地附近选取条件类似但未火烧的样地为对照。测定土壤理化性质、酶活性和微生物群落等,分析火烧对云南松森林土壤微生物群落动态变化及影响因素。主要结果如下:(1)火烧序列下土壤理化性质和酶活性本文测定了土壤有机碳(SOC)、微生物生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)、总氮(TN)、总磷(TP)碳氮比(C/N)、pH、氮磷比(N/P)、速效磷(AP)、硝态氮(NO3--N)和含水量(Soil,water content,W)等12种土壤理化性质。与对照组相比,火烧后AP、TN、C/N显著增加,MBC显著减少;pH值先显著升高再显著降低。W和N/P的比值在火烧后显著下降,TP火烧后先显著性升高后显著性下降。将采样地点设为随机因子,构建线性混合模型结果显示火烧效应使N/P和C/N的值显著下降;火烧序列使C/N、N/P值呈显著下降,SOC、可溶性有机碳(DOC)和氨态氮(NH4+-N)显著增加。本文测定的土壤酶分别是中锰过氧化物酶(MnP)、β-D-纤维素二糖水解酶(CBH)和β-木糖苷酶(β-Xyl)等7种酶活性。火烧使β-Xyl和MnP酶活性显著提高。将采样地点设为随机因子,构建线性混合模型结果显示火烧序列使CBH酶活性显著下降。(2)火烧序列下土壤微生物的变化及影响因素火烧后真菌的担子菌门先显著减少后显著增加。子囊菌门显著减少,球囊菌门显著增加;火烧后细菌中酸杆菌门、绿弯菌门和放线菌门显著增加,变形菌门先显著减少后显著增加,疣微菌门显著减少,黏细菌菌门先显著减少后显著增加再显著减少。火烧后微生物alpha多样性指数显著降低,群落结构发生改变。将采样地点设为随机因子,土壤微生物作为响应变量构建线性混合模型,结果表明:火烧效应使真菌的子囊菌门减少,毛霉菌门显著增加,细菌的芽单胞菌门和放线菌门增加;火烧序列下真菌的芽枝霉门、担子菌门和细菌的疣微菌门、变形菌门、酸杆菌门的相对丰度随着年限增加。火烧后的真菌的差异微生物为担子菌门和子囊菌门,而细菌的差异微生物为酸杆菌门、绿弯菌门、厚壁菌门、疣微菌门和变形菌门。火烧序列下显著影响真菌群落的是DOC、CBH和β-Xyl,影响细菌群落的是DOC、NO3--N、SOC、NH4+-N和CBH。火烧效应下影响细菌群落的是DOC、NO3--N、AP、SOC、TP和TN,真菌没有显著性影响因素。本研究利用时间替代空间(火烧序列)的方法探索火烧后恢复过程中微生物的变化规律、微生物与土壤酶活性和微生物与土壤理化性质之间的关系,揭示火烧后土壤-微生物的作用机制,对火烧后云南松森林生态系统的恢复重建具有指导作用。
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