论文部分内容阅读
我国幅员辽阔,地理气候条件复杂,吉林省位于我国东北地区中部,土地面积约18.74万km2,是我国重要的黑土地保护区,也是中国的农业大省之一。吉林省是我国玉米主产区,近五年玉米播种面积占全省粮食作物的70%,总产量接近75%,根据地形、气候和植被等方面的差异,吉林省一般划分为三大生态区域,即东部湿润山区、中部半湿润平原区和西部半干旱平原区。三个区域的玉米产量、肥料利用率存在显著差异。土壤微生物多样性特征对土壤环境非常敏感,能反映土壤质量的变化以及整个土壤生态系统健康状况。本文通过对吉林省三个不同区域的72个土壤样品为研究对象,分析不同区域的土壤理化性质、土壤酶活性及土壤微生物细菌、真菌群落多样性差异,探讨土壤理化性质、酶活性对土壤微生物量多样性的影响,以期明确不同生态区的土壤群落和土壤样分之间的相互关系,为吉林省土壤质量管理和黑土地恢复提供依据。本研究主要结果如下:
(1)吉林省不同生态区玉米土壤理化性质特点如下:pH呈现自东向西逐渐增加的趋势,且东部湿润山区土壤呈酸性,西部半干旱平原区土壤呈弱碱性。有机质、速效磷、碱解氮和速效钾含量呈现自东向西逐渐降低的趋势。吉林省不同生态区玉米土壤肥力呈现自东向西逐渐降低的趋势。
(2)吉林省不同生态区玉米土壤能量流通和养分循环很大程度上受土壤酶活性的影响,西部半干旱平原区与东部湿润山区的脲酶活性显著高于中部半湿润平原区,蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性呈现自西向东逐渐降低的趋势,中性磷酸酶和酸性磷酸酶呈现自西向东逐渐增加的趋势。
(3)吉林省不同生态区的玉米土壤真菌Alpha多样性特征如下:真菌多样性差异不显著,真菌菌群丰度呈现自西向东逐渐降低的趋势。
吉林省不同生态区的玉米土壤真菌群落结构特征如下:吉林省玉米土壤真菌在门水平上的主要构成有子囊菌门、担子菌门、结核菌门、壶菌门;在纲水平上的主要构成有粪壳菌纲、银耳纲、散囊菌纲、伞菌纲、座囊菌纲和锤舌菌纲;在属水平上的主要构成有酵母菌属、青霉菌属和被孢霉属;其中子囊菌门和担子菌门是吉林省玉米土壤的真菌优势菌门,粪壳菌纲为优势菌纲,酵母菌属是优势菌属。西部半干旱平原区的子囊菌门显著高于中部半湿润平原区,而担子菌门正好与之相反,且结核菌门呈现自东向西逐渐降低的趋势;粪壳菌纲和座囊菌纲呈现自东向西逐渐增加的趋势,散囊菌纲和锤舌菌纲呈现自东向西逐渐降低的趋势;中部半湿润平原区的酵母菌属和腐殖霉属含量最高,青霉菌属、茎点霉属和金担子菌属呈现自东向西逐渐增加的趋势,被孢霉属、曲霉属真菌、假裸囊菌属和木霉属呈现自东向西逐渐减少的趋势。
吉林省三个生态区玉米土壤真菌与环境因子CCA分析结果表明,积温、无霜期和年均温度对土壤真菌微生物群落结构影响程度最高,其次是土壤pH的影响程度相对较高,说明气候条件对土壤真菌影响很大。西部和东部生态区样本真菌群落结构有各自独特的特点。
(4)吉林省不同生态区的玉米土壤细菌Alpha多样性特征如下:中部半湿润平原区和西部半干旱平原区的细菌多样性显著高于东部湿润山区,细菌菌群丰度呈现自西向东逐渐降低的趋势,且三个生态区的细菌群落的样本间均匀度较好。
吉林省不同生态区的玉米土壤细菌群落结构特征如下:吉林省玉米土壤细菌在门水平上的主要构成有放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门;在纲水平上的主要构成有放线菌纲、α-变形菌纲、芽单胞菌纲;在属水平上的主要构成有芽单胞菌属、鞘脂单胞菌属、红色杆菌属、苍白杆菌属和慢生根瘤菌属。其中变形菌门和放线菌门是吉林省玉米土壤的细菌优势菌门,放线菌纲、α-变形菌纲为优势菌纲;芽单胞菌属和苍白杆菌属是优势菌属。放线菌门呈现自东向西逐渐增加的趋势,而变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门含量与之相反,呈现自东向西逐渐减少的趋势;α-变形菌纲的相对丰度呈现为自东向西逐渐降低的趋势,而放线菌纲的相对丰度与之相反,呈现自东向西逐渐增加;芽单胞菌属呈现中部半湿润平原区>东部半湿润山区>西部半干旱平原区的趋势,苍白杆菌属、慢生根瘤菌属呈现自动向西逐渐降低的趋势。
吉林省三个生态区玉米土壤细菌与环境因子CCA分析表明pH值、碱解氮和有机质是土壤细菌优势类群变化的主要驱动因子,而气候影响因素中,降雨量和纬度对细菌微生物群落组成影响较大。西部和东部生态区样本细菌群落结构有其独特的特点。
(1)吉林省不同生态区玉米土壤理化性质特点如下:pH呈现自东向西逐渐增加的趋势,且东部湿润山区土壤呈酸性,西部半干旱平原区土壤呈弱碱性。有机质、速效磷、碱解氮和速效钾含量呈现自东向西逐渐降低的趋势。吉林省不同生态区玉米土壤肥力呈现自东向西逐渐降低的趋势。
(2)吉林省不同生态区玉米土壤能量流通和养分循环很大程度上受土壤酶活性的影响,西部半干旱平原区与东部湿润山区的脲酶活性显著高于中部半湿润平原区,蔗糖酶活性和碱性磷酸酶活性呈现自西向东逐渐降低的趋势,中性磷酸酶和酸性磷酸酶呈现自西向东逐渐增加的趋势。
(3)吉林省不同生态区的玉米土壤真菌Alpha多样性特征如下:真菌多样性差异不显著,真菌菌群丰度呈现自西向东逐渐降低的趋势。
吉林省不同生态区的玉米土壤真菌群落结构特征如下:吉林省玉米土壤真菌在门水平上的主要构成有子囊菌门、担子菌门、结核菌门、壶菌门;在纲水平上的主要构成有粪壳菌纲、银耳纲、散囊菌纲、伞菌纲、座囊菌纲和锤舌菌纲;在属水平上的主要构成有酵母菌属、青霉菌属和被孢霉属;其中子囊菌门和担子菌门是吉林省玉米土壤的真菌优势菌门,粪壳菌纲为优势菌纲,酵母菌属是优势菌属。西部半干旱平原区的子囊菌门显著高于中部半湿润平原区,而担子菌门正好与之相反,且结核菌门呈现自东向西逐渐降低的趋势;粪壳菌纲和座囊菌纲呈现自东向西逐渐增加的趋势,散囊菌纲和锤舌菌纲呈现自东向西逐渐降低的趋势;中部半湿润平原区的酵母菌属和腐殖霉属含量最高,青霉菌属、茎点霉属和金担子菌属呈现自东向西逐渐增加的趋势,被孢霉属、曲霉属真菌、假裸囊菌属和木霉属呈现自东向西逐渐减少的趋势。
吉林省三个生态区玉米土壤真菌与环境因子CCA分析结果表明,积温、无霜期和年均温度对土壤真菌微生物群落结构影响程度最高,其次是土壤pH的影响程度相对较高,说明气候条件对土壤真菌影响很大。西部和东部生态区样本真菌群落结构有各自独特的特点。
(4)吉林省不同生态区的玉米土壤细菌Alpha多样性特征如下:中部半湿润平原区和西部半干旱平原区的细菌多样性显著高于东部湿润山区,细菌菌群丰度呈现自西向东逐渐降低的趋势,且三个生态区的细菌群落的样本间均匀度较好。
吉林省不同生态区的玉米土壤细菌群落结构特征如下:吉林省玉米土壤细菌在门水平上的主要构成有放线菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、芽单胞菌门;在纲水平上的主要构成有放线菌纲、α-变形菌纲、芽单胞菌纲;在属水平上的主要构成有芽单胞菌属、鞘脂单胞菌属、红色杆菌属、苍白杆菌属和慢生根瘤菌属。其中变形菌门和放线菌门是吉林省玉米土壤的细菌优势菌门,放线菌纲、α-变形菌纲为优势菌纲;芽单胞菌属和苍白杆菌属是优势菌属。放线菌门呈现自东向西逐渐增加的趋势,而变形菌门、酸杆菌门、拟杆菌门含量与之相反,呈现自东向西逐渐减少的趋势;α-变形菌纲的相对丰度呈现为自东向西逐渐降低的趋势,而放线菌纲的相对丰度与之相反,呈现自东向西逐渐增加;芽单胞菌属呈现中部半湿润平原区>东部半湿润山区>西部半干旱平原区的趋势,苍白杆菌属、慢生根瘤菌属呈现自动向西逐渐降低的趋势。
吉林省三个生态区玉米土壤细菌与环境因子CCA分析表明pH值、碱解氮和有机质是土壤细菌优势类群变化的主要驱动因子,而气候影响因素中,降雨量和纬度对细菌微生物群落组成影响较大。西部和东部生态区样本细菌群落结构有其独特的特点。