兴安落叶松林土壤细菌和酶活性与理化性质的动态分析

作     者：党乾顺 

作者单位：东北林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：穆立蔷

授予年度：2022年

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 090301[农学-土壤学] 

主      题：兴安落叶松林 土壤养分 酶活性 季节动态 土壤细菌多样性 球囊霉素相关蛋白 

摘      要：以黑龙江中央站黑嘴松鸡自然保护区的4种不同兴安落叶松林为研究对象,探讨不同兴安落叶松林中土壤理化性质、土壤酶活性和土壤细菌群落结构和多样性的变化规律。选取4种不同兴安落叶松林型(白桦-兴安落叶松林、杜鹃-兴安落叶松林、兴安落叶松纯林和兴安落叶松人工林),按季节划分进行采样,测定不同季节的土壤理化性质和酶活性(过氧化氢酶、酸性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶和纤维素酶),同时分析不同兴安落叶松林土壤细菌群落结构和多样性的变化,探究土壤理化和酶活性季节的变化动态及其与土壤细菌群落结构和多样性的关系。结果表明:土壤理化性质和酶活性在不同林型和季节有着显著差异,而且变化趋势也有一定的不同,这与林下凋落物的积累和植被类型的差异有关;土壤酸性磷酸酶受到土壤全磷、全氮以及速效钾的影响较大;土壤过氧化氢酶与全氮、速效氮、速效钾和速效磷均呈显著正相关;土壤蔗糖酶主要受速效磷和速效氮的显著影响;土壤脲酶和纤维素酶则受土壤有机碳含量影响最大。主成分分析(PCA)表明,4种兴安落叶松林土壤酶活性与土壤理化性质差异显著,主成分1均可解释方差变量的50%以上,并且影响不同兴安落叶松林型的因素各不相同。采用高通量测序的方法对4种不同兴安落叶松林型的土壤微生物进行测定,通过分析土壤细菌群落组成和多样性的变化规律,来探讨土壤微生物多样性与土壤环境因子之间的内在联系,结果表明:土壤细菌Ace和Chao多样性指数在各林型的土壤间无显著差异,土壤细菌总数和菌群丰度在兴安落叶松人工林中最高,在兴安落叶松纯林中最低;Shannon指数与Simpson指数分析得出兴安落叶松人工林土壤细菌群落的多样性最大,而白桦-兴安落叶松林土壤细菌群落的多样性最小,且差异显著;相关性分析显示Chao指数与土壤速效磷呈显著正相关,Evenness指数与土壤全磷呈显著正相关;典型性相关分析显示,4种林型间差异显著,土壤细菌群结构与土壤理化性质之间存在不同程度地相关性,由此可见土壤环境因子是影响不同兴安落叶松林土壤细菌多样性的重要因素。采用Bradford法对4种兴安落叶松林的土壤球囊霉素相关蛋白含量进行测定,分析不同兴安落叶松林型下土壤球囊霉素相关蛋白含量的变化规律,进而分析与土壤理化性质、土壤酶活性之间的关系,结果表明:总球囊霉素相关蛋白(T-GRSP)含量范围在11.91 mg/g8.05 mg/g之间,易提取球囊霉素相关蛋白(EE-GRSP)含量在5.7mg/g.03 mg/g之间,EE-GRSP/T-GRSP在19%3%之间。球囊霉素相关蛋白含量与土壤理化性质之间存在显著的相关性,影响T-GRSP含量的主要因素有碳氮比、全氮以及速效氮,影响EE-GRSP含量的主要因素为有效磷、速效钾以及全钾,另外,不同林型的土壤其球囊霉素相关蛋白含量也大不相同。土壤蔗糖酶活性极显著影响球囊霉素相关蛋白含量,其它酶活性也在不同程度上对球囊霉素相关蛋白含量有所影响。本研究显示,球囊霉素相关蛋白含量在不同林型之间存在显著的空间差异性,并且与土壤的各理化性质之间存在不同程度的相关性,因此可见土壤理化因子是调节球囊霉素相关蛋白含量的重要因素,这证实了之前的研究并且为当地的土壤质量评价提供参考依据。