人工杉木林采伐后群落演替过程中土壤理化性质与微生物群落的变化特征

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江西官山自然保护区位于赣西北九岭山脉西段的宜丰、铜鼓两县境内,保护区内植被表现出一定的分布特征。本文选择天然阔叶林、皆伐后种植15年和30年的人工杉木林、择伐5、10、25年的针阔混交林作为研究样地。研究林地在人为干扰以及之后自然演替的过程中,森林植被、土壤性状以及微生物群落与功能活性的响应变化,分析三者之间的相互关系,以期为保护和改善林地生态效益提供理论依据。主要研究结果如下:1.天然阔叶林皆伐后种植杉木林会显著改变乔木的群落组成,之后人工杉木林植被群落相对稳定。而对人工林进行择伐会同时改变乔木和灌木的群落结构,但随着自然演替的进行,林分空间逐渐得到优化,择伐25年后,其植被群落接近于天然阔叶林。2.天然阔叶林营造为人工杉木林的过程中,会升高土壤有机质的含量,而15年和30年林龄杉木林间的土壤理化性质较为接近。后期对人工林的择伐会显著改变土壤理化性质,择伐25年后土壤环境又恢复到择伐前人工杉木林的水平。而影响土壤理化环境的因素主要是地形和植被。3.天然阔叶林的真菌和细菌丰度均要高于其他林地类型,同时发现,择伐后细菌群落结构和组成向着择伐前人工杉木林的方向演替,择伐在25年内无法使细菌群落组成恢复到天然阔叶林的水平。对于土壤真菌,择伐使得真菌群落结构发生演替,但演替方向不是择伐前的人工杉木林和最初始的天然阔叶林。同时研究发现,影响细菌群落结构变化的最强驱动因子是土壤理化环境,而影响真菌群落结构改变的主要影响因素是乔木群落组成和土壤理化环境。官山保护区内主要的细菌组成是酸杆菌门(Acidobacteria)和变形菌门(Proteobacteria),其丰度分别为36.40%和32.19%,在不同林地中,细菌组成差异不大。真菌主要由子囊菌门(Ascomycota)和担子菌门(Basidiomycota)组成,丰度分别为44.70%和52.59%,择伐后的针阔混交林在自然恢复过程中,伞菌纲(Agaricomycetes)的相对丰度不断上升,而粪壳菌纲(Sordariomycetes)逐渐降低。4.天然阔叶林改造成人工杉木林后,酚氧化酶活性显著降低,而β-木糖苷酶和酸性磷酸酶有所升高;随着林龄的增加,人工杉木林的β-葡萄糖苷酶和酸性磷酸酶活性显著降低;择伐后的针阔混交林在自然演替的过程中,β-葡萄糖苷酶、乙酰氨基葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶以及酚氧化物酶活性出现了显著地升高。进一步研究发现影响土壤酶活性发生改变的主要理化因子是土壤有机碳和pH。我们的结果提示,天然阔叶林皆伐后种植人工杉木林,不利于森林生态系统的恢复;而对人工杉木林进行择伐,能够显著提高林地植被和土壤真菌的多样性,并显著增强了森林土壤酶活性,表明择伐有利于森林生态环境的恢复,是提高人工杉木林生态效益的重要方法。
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