【摘 要】
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林区侵蚀退化现象在我国南方红壤区域广泛发生,马尾松是我国南方红壤水土流失区生态恢复与重建工作中的先锋树种,但由于马尾松林植被结构单一,林下植被缺乏,加之雨期降雨集中,在严重的侵蚀作用下林区生态环境极易发生退化。目前,侵蚀退化林区的恢复工作受到了更多的关注,构建多样化、立体化的植被系统对于林区生态系统恢复至关重要。现有研究多集中于多种恢复模式对于减流减沙、提高土壤肥力的效果,而对于不同模式下土壤微生
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林区侵蚀退化现象在我国南方红壤区域广泛发生,马尾松是我国南方红壤水土流失区生态恢复与重建工作中的先锋树种,但由于马尾松林植被结构单一,林下植被缺乏,加之雨期降雨集中,在严重的侵蚀作用下林区生态环境极易发生退化。目前,侵蚀退化林区的恢复工作受到了更多的关注,构建多样化、立体化的植被系统对于林区生态系统恢复至关重要。现有研究多集中于多种恢复模式对于减流减沙、提高土壤肥力的效果,而对于不同模式下土壤微生物的变化关注较少。为揭示土壤微生物对侵蚀林区不同植被构建模式的响应规律,本研究以马尾松林区侵蚀土壤为研究对象,设置4种植被构建模式(挖设鱼鳞坑并种植黑麦草,挖设鱼鳞坑并种植黑麦草与胡枝子,挖设水平沟并种植黑麦草,挖设水平沟并种植黑麦草与胡枝子)以及一个不设置任何模式的对照组。利用高通量测序分子技术,对土壤微生物多样性及群落结构的变化进行分析,并利用分子生态网络分析方法,对不同5种处理下的微生物互相作用网络及其特征参数的进行比较。在此基础上,研究了土壤微生物特性与土壤理化因子之间的关系。最后,从土壤理化性质及微生物性质俩个方面,使用主成分分析法,对不同植被构建模式的土壤质量改良效益进行了分析与评价,并对侵蚀退化林区的生态恢复提出建议。本研究主要得出了以下研究结论:(1)植被构建模式对部分土壤基础理化性质产生了显著的影响。鱼鳞坑加种植黑麦草与胡枝子模式、水平沟加种植黑麦草模式和水平沟加种植黑麦草与胡枝子模式下的土壤含水量和土壤碳氮比显著高于对照组,4种植被模式下的土壤有机质含量均显著高于对照组。(2)植被构建模式对部分土壤微生物性质产生了显著的影响。相比于对照组,土壤细菌、真菌的α多样性在各模式下均得到一定程度上升,其中细菌α多样性上升更为显著。绿弯菌门是相对丰度最高的细菌门,其丰度在水平沟加种植黑麦草模式和水平沟加种植黑麦草与胡枝子模式下的土壤中显著低于对照组。子囊菌门是相对丰度最高的真菌门,其丰度在实施了植被构建模式和对照组的土壤中未表现出明显差异性。植被构建模式下的土壤微生物分子生态网络规模增大,结构更加复杂,且物种之间的竞争关系得到进一步加强。(3)土壤微生物特性与土壤基础理化性质之间联系紧密。马尾松林区土壤细菌α多样性与有机质含量、全氮含量以及土壤碳氮关系密切,而土壤真菌α多样性与土壤含水量、p H、有机质含量以及土壤碳氮比关系密切。土壤理化性质对于马尾松林区土壤细菌群落结构变化的解释度(85.00%)高于对真菌群落结构变化的解释度(40.95%),土壤含水量和p H对细菌群落结构变异产生了显著的影响,土壤容重和含水量对真菌群落结构变异产生了显著的影响。此外,土壤微生物分子生态网络的结构受土壤碳、氮养分的影响显著,网络结构的复杂性和稳定性与土壤碳、氮养分的含量正相关。(4)植被构建模式下的土壤质量在不同程度上得到提升。在分析土壤改良效益时,通过成分分析得到的三个主成分因子,分别解释了80.075%、12.019%、7.468%的总方差变异。所得到的不同植被构建模式处理下的土壤质量,按照得分排序为:水平沟加种植黑麦草与胡枝子模式>鱼鳞坑加种植黑麦草与胡枝子模式>水平沟加种植黑麦草模式>鱼鳞坑加种植黑麦草模式>对照组。相比于对照组,4种植被构建模式均在一定程度上改良了马尾松林区的土壤。综上所述,马尾松林区的植被构建模式改变了土壤微生物性质,有效提升了土壤微生物多样性,改变了微生物群落结构组成及微生物相互作用网络,使得微生物群落的稳定性得到提升。各植被构建模式均在一定程度上改善了土壤质量,其中水平沟加种植黑麦草与胡枝子的模式组合的效果最为突出。
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