低效油茶林林分转换对土壤质量和真菌群落的影响

作     者：谭智铭 

作者单位：中南林业科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：宁晨

授予年度：2024年

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

主      题：低效油茶林 林分转换 土壤质量指标 真菌群落多样性 真菌关键种 林地管理 

摘      要：油茶是中国南方的一种重要木本油料植物,对于缓解我国粮油压力、确保食用油供应安全以及助力实现乡村振兴有重要意义。然而,由于种植和管理上的不足,导致某些地区油茶林的产量偏低。为推动油茶产业的发展,国家近年来积极设定了转换低效油茶林林地为目标,以期提高产量和效率。在生产实践中,采用更新换种改造被认为是提高油茶林地经济效益和生产力的有效策略之一。然而,人们往往忽略了油茶林地转换对土壤质量及生态环境的影响。 土壤质量评价体系(soil quality index)通过多因子分析和方差分析方法对土壤养分进行量化,综合反映了土壤的物理、化学和生物性质。这不仅体现了土壤的综合特性,也是有效评估油茶林土壤质量优劣的手段。同时,研究土壤中的真菌群落组成对于增强植物对不良环境的适应能力、促进复杂有机物的分解以及保持土壤物质循环和能量流动的稳定具有重要意义。本研究以改造前的油茶老林和转换后的油茶幼林、马尾松林和杉木林为研究对象,通过分析林地改造后土壤物理化学和酶活性变化,结合Illumina高通量分析真菌、丛枝菌根真菌群落多样性等指标,分析了老油茶林林分转换对土壤质量的影响。其研究主要结果有以下几点: (1)与油茶老林相比,林分转换后新造人工林土壤开始向弱酸性转化,土壤有机碳、全钾等土壤指标显著提高20%～116%。油茶林中铁元素含量显著低于用材林地,表明在油茶在生长期对铁元素的需求较大。通过将土壤物理化学生物以及微生物指标作为构建的土壤评价原始数据集,进行主成分分析结合Norm值的方法得到由pH、全钾、速效钾、硝态氮、磷酸盐、BG、ACP、***、*** 和 ***共10个指标组成的最小数据集。研究结果表明,油茶老林改造后,新生林地尤其是新油茶林土壤质量得到明显改善。 (2)油茶老林转换后,其主要真菌群落的营养型发生显著变化。在油茶幼林中致病真菌相对丰度占比显著增加。随着土壤深度的增加,土壤腐生真菌相对丰度也逐渐增加。在马尾松林中外生菌根真菌数量得到显著提高,而杉木林真菌群落营养型结构与油茶老林相似。在门水平上,改造后油茶幼林和杉木林中优势真菌群落由担子菌门(Basidiomycota)转化为子囊菌门(Ascomycota)。通过网络共现图研究发现,老油茶林转换后的真菌群落链接度增加,以新油茶林链接度最高。油茶幼林中丛枝菌根真菌以盾巨孢囊霉属(Scutellosporas)和多头孢囊霉属(Diversispora)为核心物种相互聚集。在马尾松林中外生菌根真菌物种红菇属(Russula)、丝盖伞菌属(Inocybe)和Amphinema属在数量上占主导地位,并且在群落中有重要链接作用。结合土壤性质对真菌群落的分析发现,油茶幼林真菌群落受土壤养分影响较小,马尾松真菌群落与土壤中铁、镁含量有显著正相关关系,油茶老林与锰含量有显著正相关关系。 (3)寄生真菌木霉属(Trichoderma)与其他真菌联系紧密,并在油茶幼林中与其他的植物致病菌产生了拮抗反应,达到抗菌除虫的效果。通过指示性物种分析发现,油茶幼林中多头孢囊霉菌属(Diversispora)的物种在油茶幼林中有重要作用。由此可见,在今后油茶林土壤管理过程中,可以适当在幼苗时期接种关键菌种,以此减少对农药、除虫剂的依赖,并提高油茶根系长度和油茶生物量累积。 综上所述,本研究展示了通过更新和改良低效油茶林地,对提升土壤质量和优化真菌群落结构具有明显的正面效应。通过分析确定的关键土壤质量指标和提出的真菌保护措施,为该地区未来的土壤管理和真菌群落保育工作提供了宝贵的指导和见解。