【摘 要】
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城市森林对于缓解城市生态环境问题具有关键的作用,近年来,关于土壤微生物在城市森林中的作用的研究受到越来越多的关注,上海作为城市化高度发展的典型城市,对其不同区域的森林土壤微生物的群落结构和功能的相关研究却很少。本文选取上海市中心城区、近郊、远郊青浦区、远郊奉贤区和崇明5个区域的两种典型林分（香樟和水杉林）为研究对象,结合室内实验与野外调研,采样磷脂脂肪酸法（PLFA）和高通量测序技术对其土壤微生物
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城市森林对于缓解城市生态环境问题具有关键的作用,近年来,关于土壤微生物在城市森林中的作用的研究受到越来越多的关注,上海作为城市化高度发展的典型城市,对其不同区域的森林土壤微生物的群落结构和功能的相关研究却很少。本文选取上海市中心城区、近郊、远郊青浦区、远郊奉贤区和崇明5个区域的两种典型林分（香樟和水杉林）为研究对象,结合室内实验与野外调研,采样磷脂脂肪酸法（PLFA）和高通量测序技术对其土壤微生物群落结构、功能基因预测等进行系统性的研究,主要结果如下:（1）量化了上海典型森林表层土壤微生物群落的结构特征。基于PLFA法对土壤微生物生物量进行定量研究,测得土壤微生物的总脂肪酸含量在78.61nmol/g左右,不同树种和不同区域的生物量差异显著（p<0.05）。中心城区的生物量指标显著高于其他样地（p<0.05）,大致呈现中心城区>远郊青浦>近郊的分布特征。高通量测序结果显示:土壤细菌群落的优势菌群占据前两位的为变形菌门（32.3%）和酸杆菌门（23.4%）,真菌群落为子囊菌门（52.4%）和担子菌门（21.6%）,各样地土壤微生物门菌种类的组成存在相似性。（2）预测了上海典型森林表层土壤微生物相关元素循环的功能基因。基于FAPROTAX工具得到的功能类群信息,共测得90种功能类群,其中相对丰度较高的功能类群有:硝化（nitrification）、亚硝酸盐氧化（aerobic nitrite oxidation）、化能异养（chemoheterotrophy）、有氧化能异养（aerobic chemoheterotrophy）、氨氧化（aerobic ammonia oxidation）、捕食性或外来寄生性（predatory or exoparasitic）、硝酸盐还原（nitrate reduction）、硝酸呼吸（nitrate respiration）等。与碳、氮元素循环相关的功能类群均被检测到,其中氮元素循环相关的功能类群共检测到14个;近郊区域的碳氮元素循环相关的功能类群的丰度低于其他区域（p<0.05）。（3）明确了土壤理化性质对城市森林土壤微生物群落结构以及元素循环功能类群的潜在影响。土壤理化性质在各样地间差异显著（p<0.05）。有机碳和全氮含量在中心城区香樟林分中最高,且与林龄无关,香樟林地的土壤有机碳含量均高于水杉林,碳氮比呈现中心城区>近郊>远郊的分布特征。相关性及冗余分析的结果表明:土壤各养分含量与微生物生物量的相关性显著（p<0.05）,土壤p H、有机碳含量和碳氮比是影响微生物群落的关键因素;土壤p H与碳氮比也是影响土壤细菌群落元素循环相关功能类群的主要因素（p<0.05）。（4）阐明了树种和区域对土壤微生物群落结构特征的影响,揭示了上海城市化发展进程对城市森林土壤微生物群落结构特征的影响。土壤细菌和真菌群落在门水平具有显著差异的分类单元分析的结果显示:树种间差异显著的分类单元个数分别为4和7;相比近郊,远郊青浦与中心城区具有显著差异的分类单元个数更多。Beta多样性结果显示:相比树种,区域对微生物群落结构的影响更显著,中心城区与远郊青浦的微生物群落结构差异性较大。综上所述,中心城区的香樟林分的土壤养分更高,城市化对上海典型森林土壤微生物群落结构和多样性均存在显著影响,土壤p H、有机碳含量和碳氮比是影响微生物群落的关键因子。
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