望天树人工幼林混交对土壤微生物功能多样性与碳源利用的影响

研究望天树(Parashorea chinensis)在幼龄阶段分别与巨尾桉(Eucalyptus grandis × E. urophylla)、降香黄檀(Dalbergia odorifera)混交对土壤微生物群落功能特征和碳源利用的影响, 以期为濒危树种望天树人工林培育模式和桉树纯林改造中的树种选择提供科学依据。该研究采用Biolog-ECO技术对比分析了望天树混交林和纯林土壤微生物对6类碳源的利用特点和代谢活性, 探讨微生物功能多样性的差异及与土壤环境因子的关系。结果表明: (1)望天树×巨尾桉混交林的Shannon-Wiener、Simpson和McIntosh多样性指数均最高, 其土壤微生物功能多样性显著高于纯林; (2)望天树混交林的土壤微生物对碳源的利用能力和代谢活性及微生物数量高于纯林, 并随土层加深而下降; 混交林和纯林的土壤微生物对酚酸类碳源的利用程度均最高、胺类次之、多聚物最低, 不同点在于混交林和纯林分别对氨基酸类、羧酸类碳源的依赖度更高; (3)望天树混交林土壤的含水率、总孔隙度以及有机质、全氮、全钾、铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾等养分含量高于纯林; 并且除全磷和全钾外其他养分含量的垂直分布特征呈现出明显的表聚效应; (4)环境因子分析表明, 土壤pH、有机质、全钾和速效钾含量是造成混交林和纯林间以及不同土层间土壤微生物功能多样性和碳源利用存在明显差异的主要驱动因子。综上所述, 望天树混交造林模式对幼林土壤微生物群落及其生存环境有显著影响, 尤其与巨尾桉混交可以有效提高土壤微生物代谢活性和功能多样性, 促进凋落物和有机质的分解。与纯林相比, 望天树混交林在一定程度上改善了土壤质量和肥力, 为望天树幼树生长营造了较好的土壤环境和光照条件。     

不同干扰模式对受害马尾松人工纯林林分结构的影响

在浙江安吉选择松材线虫病危害的马尾松人工纯林,分别进行暂不采伐直至10年后统一伐除受害木的集中干扰、采伐受害松木的适度干扰、采伐受害松木与周边松木及生长势弱松木的强度干扰,探讨不同干扰模式使受害马尾松林恢复健康的可能性.16年后的试验结果表明: 3种模式下受害林分马尾松的重要值为集中干扰>适度干扰>强度干扰,阔叶树的重要值则正好相反;与集中干扰相比,适度和强度干扰后的马尾松、阔叶树的平均胸径分别提高1.2、1.7倍和1.3、1.9倍,平均树高分别提高了1.5、2.0倍和1.2、1.8倍,林分每公顷蓄积量分别是集中干扰样地的5.2和3.8倍;适度和强度干扰的各径阶株数均远高于集中干扰样地,胸径结构近似于反J型曲线,也形成了复层林,物种丰富度和多样性指数均显著高于集中干扰样地,林木个体差异及林分复杂性指数均表现为适度干扰>强度干扰>集中干扰.适度和强度干扰下单层马尾松同龄纯林均演替为复层马尾松-阔叶树混交异龄林.3种模式均是正向阔叶化演替,演替速度为强度干扰>适度干扰>集中干扰.表明适度干扰更有利于病害马尾松林分恢复,间伐马尾松纯林能加快阔叶混交化进程以抵御松材线虫病的入侵.     

松材线虫入侵后不同伐倒干扰强度对马尾松林植物多样性的影响

以松材线虫入侵马尾松林后经过不同伐倒干扰强度经营形成的不同群落类型作为研究对象,对9个群落类型的物种多样性进行了研究.结果表明,乔木层物种多样性指数大小排列顺序为: 马尾松纯林受害皆伐后形成的阔叶林(富阳)＞轻度受害的马尾松 木荷混交林(富阳)＞对照＞轻度受害的马尾松 纯林(富阳)＞马尾松 栓皮栎混交林受害择伐后形成的栓皮栎林(舟山)＞马尾松纯林受害皆伐后形成的马尾松幼龄林(富阳)＞马尾松纯林受害择伐后形成的枫香林(舟山)＞受害的黑松 马尾松混交林(舟山)＞受害的马尾松纯林(舟山).灌木层舟山马尾松纯林的3种多样性指数均最低,其余各地相差不大.草本层马尾松幼树纯林、栓皮栎林和枫香林的3个指数较高.不同地理位置和不同受害程度的马尾松林植物多样性差异显著;不同干扰程度、不同恢复方式下马尾松林内的植物多样性差异也显著.建立了伐倒干扰强度指数,发现物种多样性指数随伐倒干扰强度指数的变化规律符合“中间高度膨胀”理论.协方差分析结果表明,所建的指数能有效地反映松材线虫入侵及病木伐除后马尾松林植物多样性的变化.     

落叶松和水曲柳带状混交对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了探讨造林模式对土壤理化性质和微生物群落功能多样性的影响,以辽宁省新宾陡岭水曲柳(Fraxinus mandshurica)、长白落叶松(Larix olgensis)人工纯林及二者混交林土壤为研究对象,对不同林型土壤pH值、养分含量和土壤微生物活性进行研究,对3种人工林土壤微生物代谢功能多样性进行分析。结果表明:混交林土壤全氮、速效氮、全磷和速效磷分别比落叶松纯林增加28.1%、35.6%、9.5%和12.9%;不同人工林土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(AWCD)的顺序为水曲柳林混交林落叶松林,落叶松纯林土壤微生物代谢最慢,活性最弱;3种不同人工林土壤微生物群落对六大碳源的利用率存在差异,混交林在L-精氨酸、L-天门冬酰胺、丙酮酸甲酯、腐胺、N-乙酰-D-葡萄糖胺、D-半乳糖醛酸、D-葡萄糖胺酸和4-羟基苯甲酸等8种碳源的利用能力显著高于落叶松纯林;主成分分析显示,糖类和氨基酸类碳源是影响微生物活性的重要碳源;3种不同人工林土壤微生物优势度指数无显著差异,物种丰富度指数依次为水曲柳林混交林落叶松林;落叶松和水曲柳带状混交后可以提高土壤肥力及土壤微生物活性。     

秦岭地区不同林分土壤微生物群落代谢特征

利用BIOLOG微孔板法研究了秦岭山脉的锐齿栎(Quercus aliena var.acutidentata)、油松(Pinus tabuliformis)、华山松(Pinus armandii)、松栎混交、云杉(Picea asperata)6个林地5种典型林分土壤微生物群落代谢特征。发现:(1)5种典型林分中,华山松的平均颜色变化率(AWCD)最高,然后是锐齿栎1云杉油松锐齿栎2松栎混交。位于不同林场的锐齿栎林地土壤AWCD值差异较大;(2)土壤微生物功能多样性指数与平均颜色变化率表现一致,6种林分之间差异显著,且不同的林分土壤微生物对6种碳源利用差异较大。(3)主成分分析显示各土壤微生物功能多样性具有显著差异,其综合因子得分为华山松锐齿栎1油松云杉锐齿栎2松栎混交。(4)冗余分析表明土壤p H、有机质、全氮、碱解氮、速效磷和速效钾的综合作用对土壤微生物群落功能多样性有显著影响,其中速效磷和p H与土壤微生物功能多样性最密切。     

北京地区油松人工林不同演替类型空间结构对林下植被及土壤的影响

以北京地区油松(Pinus tabuliformis)人工林不同演替类型林分为研究对象,研究油松纯林、油松-栓皮栎(Quercus variabilis)混交林和栓皮栎纯林三种不同演替类型林分的空间结构、林下植被和土壤水分的变化规律及其相互作用关系。结果表明：(1)林分水平及垂直空间结构、草本层物种多样性、更新幼树生长、土壤持水和透气性能等指标在三种不同演替类型林分间差异显著(P<0.05),林分空间结构参数中的角尺度、林层指数和开敞度显著影响了各类型林分的灌草多样性,混交度、林层指数和大小比数显著影响了更新幼树的生长,混交度和林层指数显著影响了土壤水分的变化(P<0.05)。(2)松栎混交林灌草生物量、天然更新幼树的生长以及土壤水分物理状况均好于纯林,并主要受林分混交度和林层指数的共同作用。(3)各演替类型林分内均存在栓皮栎更新幼树,混交林栓皮栎更新幼树数量最多、长势最好,对林地资源的竞争最为激烈。因此,可以通过调整林分空间结构实现种间关系及林地资源的调控,以充分发挥森林生态系统的各项功能与价值。     

经营模式对马尾松近熟林土壤理化性质和化学计量比的影响

在25年生马尾松(Pinus massoniana)人工纯林中,设置马尾松特大径材培育(PTD)、皆伐后连栽马尾松纯林(PM)、皆伐后营造红椎纯林(CH)、皆伐后营造马尾松×红椎同龄混交林(PCT)及间伐后林下补植红椎改造成马尾松×红椎异龄混交林(PCY)5种经营模式的试验,研究不同经营模式对土壤理化性质和生态化学计量...     

油松和蒙古栎混交对土壤微生物群落功能多样性的影响

土壤微生物是陆地生态系统中维持土壤生产力的重要组分。因此,深入了解不同环境中土壤微生物群落功能多样性的作用,对于整个生态系统的研究具有重要意义。为了探讨油松(Pinus tabuliformis Carr.)、蒙古栎(Quercus mongolica Fisch.ex Ledeb.)混交林造林模式对土壤微生物群落功能多样性的影响,运用Biolog-Eco技术,对辽宁省建平县油松人工纯林(YC)、无植物种植土壤(NP)以及油松-蒙古栎人工混交林(YM)土壤微生物代谢功能多样性进行研究,探讨不同类型林分对土壤微生物群落的影响。结果显示:不同类型林分的土壤微生物群落代谢活性差异显著,总碳源的利用能力(AWCD)的顺序为:YMYCNP。不同类型林分的土壤微生物对六大碳源的利用率存在差异,YM对L-天门冬酰胺、L-苯基丙氨酸、L-丝氨酸、L-苏氨酸、吐温40、D-半乳糖酸-γ-内脂、苯乙胺、D-葡萄糖胺酸、4-羟基苯甲酸、γ-羟基丁酸的利用能力显著高于YC(P0.05),YC又显著高于NP。主成分分析显示,糖类和氨基酸类碳源是影响微生物活性的重要碳源。3种林分类型土壤微生物Shannon指数无明显差异,物种Mc Intosh指数依次为YMYCNP,Simpson指数YM和YC无明显差异,二者均显著高于NP。结果表明,油松-蒙古栎混交林可以显著提高土壤微生物的活性。     

南亚热带马尾松-红椎混交林及其纯林土壤细菌群落结构与功能

营建乡土阔叶树种人工纯林和针阔混交林是我国亚热带地区森林经营的发展趋势,但对人工纯林和针阔混交林土壤细菌群落结构及功能知之甚少。本研究以南亚热带乡土针叶树种马尾松、阔叶树种红椎人工纯林及二者的混交林为对象,运用细菌16S rRNA基因高通量测序技术和PICRUSt基因功能预测,分析了3种人工林不同土层(0～20、20～40和40～60 cm)土壤细菌群落的结构与功能。结果表明: 混交林和马尾松林土壤细菌群落结构相似,但与红椎林差异显著,红椎林土壤细菌群落多样性、生物通路代谢功能和氮循环功能低于马尾松林和混交林;土壤全氮、硝态氮和C/N是导致红椎林与马尾松林和混交林土壤细菌群落结构及功能差异的主要土壤理化因子。就土壤细菌群落结构与功能而言,在该地区营造红椎和马尾松针阔混交林要优于红椎纯林。     

湘西石漠化区3种造林模式土壤真菌群落结构差异

湘西石漠化地区是我国生态系统脆弱而又敏感的区域,土壤微生物在维持石漠化区森林生态系统结构和功能稳定中发挥重要作用。选取石漠化地区立地条件相同的32年生的马尾松纯林、光皮桦纯林及马尾松-光皮桦混交林为研究对象,以立地条件相似的未造林荒地演变成的灌草群落作为对照,比较分析石漠化地区不同造林模式对土壤真菌群落结构和多样性的影响及其主要驱动因素。采用Illumina HiSeq第二代高通量测序技术,分析了3种森林土壤真菌群落组成及多样性。结果表明,不同造林模式下土壤真菌优势类群不同,光皮桦、马尾松-光皮桦混交林以及石漠化灌草地土壤真菌优势门均为子囊菌门(Ascomycota),且在石漠化灌草地相对丰度最大,为64.0%;马尾松则以担子菌门(Basidiomycota)为优势类群,其相对丰度占57.9%。混交林土壤真菌物种总数和Shannon指数显著高于马尾松和光皮桦林地,整体上真菌群落多样性表现为：未造林灌草地>混交林>马尾松林>光皮桦林。与未造林灌草地相比,马尾松-光皮桦混交林和光皮桦纯林显著提升了土壤有机碳(SOC)和全氮(TN)含量。Mantel test检验结果显示,...     

退化人工林不同恢复类型对土壤微生物群落功能多样性的影响

为了评价华南退化人工林生态系统的不同恢复类型,本研究以土壤微生物群落功能多样性为对象,探讨恢复林土壤微生物功能多样性的差异及影响因子.在研究区内选取代表性的近自然经营杉木林(CF)和毛竹林(MB),以天然次生林(NF)为对照,采集表层土壤样品.运用Biolog-Eco微平板技术,对3种林分的土壤微生物群落功能多样性进行研究.结果表明: 不同恢复林分的植物多样性差异显著,NF植物多样性指数显著高于MB和CF,而MB的植物多样性指数显著高于CF;不同林分类型的土壤pH和容重差异显著,其他土壤理化性质差异不显著;不同林分类型土壤微生物的平均颜色变化率(AWCD)为NF＞MB＞CF,不同林分对6种类型碳源底物的利用也有相似规律;NF的土壤微生物群落Shannon多样性指数、Shannon丰富度指数、Simpson优势度指数和McIntosh指数最高,MB次之,CF最低;主成分分析表明,从31种碳源类型提取的主成分1和主成分2分别能解释变量方差的60.0%和12.4%,在主成分分异中起主要贡献作用的是羧酸类、碳水化合物类和氨基酸类碳源;相关性分析表明,植物物种丰富度和多样性指数、土壤容重与土壤微生物群落多样性指数之间存在显著相关关系,对土壤微生物群落功能多样性具有重要影响.NF土壤微生物的碳源利用效率高于人工林,而MB土壤微生物碳源利用效率高于CF.从植被多样性及土壤微生物群落功能多样性来看,近自然经营的MB人工林更有利于退化人工林生态系统功能的恢复与提升.     

望天树人工林根际土壤理化性质及微生物群落特征

以望天树纯林(WC)、望天树×降香黄檀(WJ)和望天树×尾巨桉(WA)混交林为研究对象,对比分析不同林分中望天树根际土壤理化性质,并利用Biolog-Eco微平板法和磷脂脂肪酸(PLFA)甲酯法研究根际微生物群落特征,探讨不同混交树种对望天树根际土壤微生态环境的改善作用。结果表明: 3种林分望天树根际土壤含水量、pH值、有机质、全氮、全钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性均表现为WA显著高于WC和WJ,而WC和WJ差异不显著;硝态氮、铵态氮、速效钾含量表现为WA和WJ差异不显著,二者均显著高于WC;全磷和速效磷含量表现为WJ>WA>WC,林分间差异显著。3种林分望天树根际土壤微生物平均颜色变化率(AWCD) 、Shannon指数、Simpson指数和McIntosh指数及6类碳源底物利用情况均表现为WA>WJ>WC;主成分分析表明,碳水化合物类、氨基酸类和酚酸类化合物是望天树人工林根际土壤微生物主要利用的碳源。3种林分望天树根际土壤微生物总PLFA及细菌、真菌、放线菌的PLFA含量均表现为WA>WJ>WC。相关性分析表明,土壤理化性质(包括含水量、pH值、有机质、全氮、全钾、硝态氮、铵态氮、速效钾含量及蔗糖酶、脲酶和酸性磷酸酶活性)与微生物特征(即代谢活性、功能多样性指数及PLFA含量)均存在显著正相关关系。从土壤理化性质及微生物群落功能和结构特征分析来看,3种林分中望天树×尾巨桉是最有利于改善望天树幼树期根际土壤微生态环境、提高土壤可利用养分的混交模式。     

南亚热带乡土树种人工纯林及混交林土壤微生物群落结构

以我国南亚热带格木、马尾松人工纯林及二者混交林林地土壤为对象,运用磷脂脂肪酸(PLFAs)法研究了3种人工林土壤微生物生物量和群落结构特征.结果表明: 旱季土壤微生物的PLFAs总量及各菌群的PLFAs量显著高于雨季.旱季土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、放线菌PLFAs量均为马尾松人工林最高,混交林次之,格木林最低;而雨季格木人工林土壤微生物的PLFAs总量、细菌PLFAs量、真菌PLFAs量、丛枝菌根真菌PLFAs量高于混交林,并显著高于马尾松人工林.主成分分析表明,土壤微生物群落结构组成受林分类型和季节的双重影响.冗余分析表明,土壤温湿度、pH值、全氮及铵态氮含量与特征磷脂脂肪酸之间呈显著相关关系.在全年水平上,混交林土壤真菌/细菌比值始终高于格木林和马尾松林,表明格木与马尾松混交更有利于提高土壤生态系统的稳定性.     

混交对亚热带针叶树根际土壤氮矿化和微生物特性的影响

混交阔叶树是退化红壤区针叶林改造的重要措施之一,土壤养分供应和转化是评价混交效应的重要参数,但混交后针叶树根际土壤氮矿化特征及其影响因素还不清楚。选取退化红壤区马尾松（Pinus massoniana Lamb.）纯林、湿地松（Pinus elliottii Engelmann）纯林及其补植木荷（Schima superba Gardn.et Champ.）形成的马-木混交林和湿-木混交林为研究对象,采集4种林分下针叶树根际土壤,测定速效养分含量、氮矿化速率、氮水解酶活性和微生物磷脂脂肪酸含量,探究混交对针叶树根际土壤氮供应及微生物特性的影响,分析土壤氮矿化和微生物特性间的相关性。结果表明：混交显著增加了针叶树根际土壤铵态氮,矿质氮和有效磷含量,而对硝态氮影响不显著。根际土壤氮矿化以硝化作用为主,混交后针叶树根际土壤氨化速率降低了27.0%,硝化速率增加了55.4%,而最终净氮矿化速率增加了24.1%。两个树种间,马尾松根际土壤矿质氮含量和净氮矿化速率显著高于湿地松。针叶树根际土壤真菌、丛枝菌根真菌,总微生物生物量及真菌/细菌比在混交后显著增加,且马尾松根际土壤总微生物和真菌生物量分别比湿地松高18.9%和27.0%。同时,针叶树根际土壤β-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶活性在混交后显著增强,且根际土壤硝化速率和净氮矿化速率与微生物指标和酶活性正相关。总的来说,混交阔叶树显著提高了针叶树根际土壤氮供应,以此应对阔叶树混交后带来的养分竞争压力,而马尾松倾向于积极性的应对策略,通过增加土壤氮矿化以适应外界环境改变。     

黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响

为探讨黄河三角洲刺槐白蜡混交对土壤细菌群落结构及多样性的影响,通过高通量测序技术分析比较了刺槐白蜡混交林及刺槐纯林、白蜡纯林土壤细菌群落结构及多样性。结果表明:(1)混交林与两种纯林土壤细菌群落共36门。酸杆菌门、变形菌门、放线菌门(相对丰度大于10%)为刺槐白蜡混交林与两种纯林土壤中共有的优势菌群;硝化螺旋菌门为刺槐纯林土壤中的优势菌群。不同人工林土壤中各门细菌相对丰度差异显著。(2)混交改变了土壤细菌群落结构,提高了细菌多样性。刺槐白蜡混交林土壤细菌物种数、Chao1指数、Shannon指数分别为1934.5、2629.1、9.1,显著高于两种纯林。(3)相关性分析表明,土壤含水量与放线菌门细菌呈显著正相关;pH与芽单胞菌门细菌呈极显著正相关,与酸杆菌门细菌呈显著负相关。细菌多样性与土壤含水量呈显著正相关,与速效钾、有机质含量呈显著负相关。研究表明,刺槐白蜡混交林土壤细菌群落结构与两种纯林之间有一定差异,多样性差异显著,刺槐白蜡混交改变细菌群落结构,提高细菌多样性。     

土壤微生物群落对麻栎-刺槐混交林凋落物分解的影响

以麻栎-刺槐混交林和麻栎纯林为研究对象,采用野外定点采样、室内分析与高通量测序的方法,对凋落物分解过程中土壤微生物菌群多样性特征及其对凋落物分解速率的影响进行了研究。结果表明:(1)麻栎-刺槐混交林凋落物的分解速率高于麻栎纯林。两种林分凋落物有机碳(TOC)、全氮(TN)发生释放,全磷(TP)发生积累-释放的过程。(2)两种林分土壤细菌优势类群为放线菌门(Acidobacteria)、变形菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Actinobacteria)和疣微菌门(Verrucomicrobia),土壤真菌优势类群为担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和被孢霉门(Moritierellomycota)。(3)凋落物分解过程中,麻栎-刺槐混交林土壤微生物菌群丰富度指数和菌群多样性指数变化范围小于麻栎纯林。(4)凋落物分解速率与土壤细菌菌群丰富度指数和菌群多样性指数呈显著正相关,与土壤真菌菌群丰富度指数呈显著正相关。土壤微生物群落对麻栎-刺槐混交林和麻栎纯林凋落物分解速率具有重要影响,研究结果为深入开展混交林土壤微生物多样性对凋落物分解的影响研究提供理论依据。     

广西宜山县不同林型人工林凋落物与土壤肥力的研究

根据1984—1989年的定位观测,广四宜山县庆远林场27—32龄马尾松纯林、23—28龄柠檬桉与马尾松混交林和40—45龄麻栎林的年平均凋落物总量分别为548.3、511.8和479.5g/m~2。通过凋落物归还土壤的营养元素(N、P、K、Ca、Mg、Mn、Cu、Zn)总量依次为0.59278、0.78789和1.14750g/m~2·a。土壤肥力测试表明,桉松混交林和麻栎林的土壤旱季含水量、孔隙度、养分含量、微生物数量及呼吸作用强度均高于马尾松纯林。     

低丘人工林林下植被物种多样性初步研究

选取江西省泰和县狗丝茅岭低丘荒山人工造林l0a的人工生态系统中8种人工林主要类型和1个对照区,通过比较这些类型林下植被的物种多样性(物种丰富度和Shannon-Wiener指数)和相关的环境因子,揭示林下植被物种多样性的差异及其与环境因子之间的关系。结果显示：人工林类型(造林树种)、林分组成(纯林或混交林)和林分密度对物种多样性的影响较为明显,其中林分密度的影响最为显著：各人工林类型林下植被的Shannon—Wiener指数与物种丰富度具有大体相似的规律,即在相近造林密度下,不同造林树种其林下植被物种多样性以针叶纯林稍占优势,针阔混交林次之,而阔叶纯林相对较低：针叶林林下植被物种多样性虽然最高,但针叶林土壤的持水力相对较差,有机质含量也较低,而阔叶纯林相对较好,针阔混交林则最佳。     

马尾松混交林混交模式的多层次综合评判

 马尾松(Pinus massoniana)混交林比对照纯林在木材蓄积量、林分小气候条件的改善及土壤的有机质含量上都有所提高。通过对3种(松杉、松杜、松枫)混交林在经济效益、生态效应及土壤养分含量上的多层次综合评判,量化出经营模式上的优劣排序为松枫混交→松杜混交→松杉混交,给经营模式的优化选择提供了一种方法。     

基于生物多样性保护的兴安落叶松与白桦最佳混交比例——以阿尔山林区为例

选取内蒙古阿尔山林区7种不同混交比例的松桦混交林,包括落叶松纯林、白桦纯林及5种不同比例的混交林为研究对象。对植物和昆虫种群丰富度、多样性进行了研究,并对种群在乔木层混交状况梯度下的分布进行了分析。结果表明:植物和昆虫种群分布受乔木层混交状况影响显著。同时,郁闭度能改变其分布状况及决定于松桦比例。兴安落叶松和白桦混交比例介于5∶5和7∶3之间时最有利于森林多样性,是进行林分疏伐的理想模式。