生草栽培对油茶林土壤微生物群落结构和稳定性的影响

作     者：陈永忠 刘彩霞 许彦明 张震 彭映赫 陈隆升 苏以荣 王瑞 唐炜 Chen Yongzhong;Liu Caixia;Xu Yanming;Zhang Zhen;Peng Yinghe;Chen Longsheng;Su Yirong;Wang Rui;Tang Wei

作者机构：湖南省林业科学院国家油茶工程技术研究中心木本油料资源利用国家重点实验室长沙410004 中国科学院亚热带农业生态研究所长沙410125 

出 版 物：《林业科学》 (Scientia Silvae Sinicae)

年 卷 期：2022年第58卷第11期

页      面：61-70页

核心收录：

学科分类：0710[理学-生物学] 090702[农学-森林培育] 0907[农学-林学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0901[农学-作物学] 090301[农学-土壤学] 

基　　金：长沙市“揭榜挂帅”重大科技项目(kq2102007) 国家重点研发计划(2017YFC0505503) 湖南省林业科技创新资金项目(XLK202101-1) 中央财政林业科技推广示范资金项目(XT 07) 

主　　题：油茶林 生草栽培 土壤微生物 群落结构 群落稳定性 

摘      要：【目的】探究生草栽培对南方红壤区油茶土壤微生物群落结构和稳定性的影响,为油茶林抚育及可持续经营提供理论依据。【方法】对保留自然杂草(TZ)、清耕抚育除草(TF)、间种金鸡菊(TJ)和间种百喜草(TB)的油茶林,用高通量测序法研究土壤微生物群落结构,用Brokenstick、Zipf、Mandelbrot等模型分析不同处理的土壤微生物群落多度格局,用零建模方法推断群落聚集过程,用群落平均变异度评价微生物群落稳定性,并通过网络分析预测菌群间相互作用。【结果】不同处理的土壤养分及酶活性存在差异。TF处理土壤的全碳、全氮、速效氮和速效磷含量最高,TF和TB处理间的土壤养分及酶活性无显著差异。TF、TJ和TB处理的土壤微生物群落组成较为相似,优势菌门为变形菌门和酸杆菌门,占比超过50%,优势菌科为克氏菌科,占比超过12%;TZ处理的优势菌门为变形菌门和拟杆菌门,约占55.1%,优势菌科为丛毛单胞菌科,约占12.8%。Zipf-Mandelbrot模型对生草栽培下土壤微生物物种多度格局的拟合效果最优,TZ处理的土壤微生物群落物种结构更加均衡,其多度下降的幅度与其他处理相比较小,土壤微生物群落中优势种的优势度较弱;TF和TB处理群落结构的均衡性较差。不同生草栽培处理间的土壤微生物群落稳定性存在显著差异,TF处理土壤微生物群落稳定性的平均变异度指数(AVD)值为0.411,稳定性最强;TZ处理的土壤微生物群落AVD值为0.634,稳定性最差。各土层的各处理间的β生物分类学指数(βNTI)绝对值均大于2,表明微生物群落变化为确定性演替过程,微生物群落结构变化主要受到决定性因素的影响。微生物群落的β多样性与环境距离呈显著正相关;在消除遗传差异后,环境对群落构建仍存在显著影响,而遗传距离和消除环境距离的遗传距离均对群落构建影响不显著,即生境过滤对油茶林土壤微生物群落的构建存在影响。在生草栽培处理下,维持油茶群落稳定性的核心菌属有代尔夫特菌属、Methylotenera、红育菌属、鞘脂菌属和韦荣氏球菌属等。研究发现变形菌门和绿弯菌门对环境变化的响应不敏感,全钾含量对酸杆菌门的影响极显著,对放线菌门和厚壁菌门的影响显著;全磷含量对厚壁菌门的影响极显著。【结论】生草栽培对南方红壤区油茶土壤微生物群落稳定性存在影响,土壤中钾含量显著影响微生物群落结构及稳定性,百喜草比较适宜作为油茶林的生草栽培草种。油茶林中保留自然杂草会降低土壤中的养分含量及土壤微生物的群落稳定性;清耕抚育除草提高了土壤微生物的群落稳定性,但群落组成格局不均衡,长期清耕会造成稀有种群损失,可能会导致生态服务功能减弱。