毛竹林土壤氨氧化和固氮微生物特征及其演變規(guī)律.pdf

1、毛竹是集經(jīng)濟(jì)、生態(tài)、社會(huì)效益于一體的優(yōu)良竹種，許多闊葉林和杉木林改種毛竹，加上毛竹自然入侵周邊森林形成了新的毛竹純林，毛竹面積不斷擴(kuò)大（2013年面積已達(dá)443萬(wàn)公頃）。毛竹屬喜氮植物，土壤氮素水平對(duì)毛竹生長(zhǎng)至關(guān)重要，而氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程與土壤微生物密切相關(guān)。本研究應(yīng)用變性梯度凝膠電泳（DGGE）和實(shí)時(shí)熒光定量PCR（Real-time PCR），結(jié)合土壤的基本理化性質(zhì)以及土壤凈氮礦化率和凈硝化率，通過(guò)比較研究毛竹純林和闊葉林之間、毛竹入侵闊

2、葉林后形成的三種不同林分之間土壤氮素水平、氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程以及土壤氨氧化和固氮微生物的差異，旨在揭示毛竹發(fā)展過(guò)程中三者的關(guān)系及變化規(guī)律。分別在臨安青山和安吉港口采集毛竹純林和闊葉林表層（0~20 cm）和表下層（20~40 cm）土壤；分別在長(zhǎng)興煤山鎮(zhèn)和臨安天目山自然保護(hù)區(qū)，采集了3個(gè)毛竹入侵帶的毛竹林、毛竹和闊葉混交林以及原闊葉林的表層（0~20 cm）土壤樣品。結(jié)果如下：
　　1.毛竹純林和闊葉林對(duì)比：（1）土壤性質(zhì)，臨安闊葉林改

3、種毛竹后兩層土壤的pH、堿解氮和表層土壤的速效鉀都顯著增加（P<0.05），而有效磷則顯著下降（P<0.05）；安吉地區(qū)改種前后土壤理化性質(zhì)變化較小，只有毛竹表層土壤的有效磷和表下層土壤的有機(jī)碳顯著高于（P<0.05）對(duì)應(yīng)的闊葉林；（2）土壤氮素過(guò)程，除表下層土壤的凈硝化率外，同一土層毛竹林土壤的凈氮礦化率和凈硝化率顯著高于（P<0.05）闊葉林；（3）土壤氨氧化微生物，臨安和安吉2地土壤毛竹林的AOA豐度均高于闊葉，且安吉地區(qū)2種林分

4、間存在有明顯（P<0.05）差異；臨安和安吉2地毛竹林土壤的AOB豐度高于闊葉，但只有臨安表層土壤存在顯著（P<0.05）差異；（4）土壤固氮細(xì)菌，2地土壤固氮細(xì)菌PCR-DGGE條帶數(shù)及多樣性指數(shù)H（Shannon-Wiener index H）為闊葉林大于毛竹林，而土壤固氮細(xì)菌nifH基因豐度則毛竹林反而高于闊葉林。基于PCR-DGGE條帶信息的聚類分析和主成分分析（PCA）結(jié)果表明，毛竹林和闊葉林土壤固氮細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)存在明顯（P<

5、0.05）差異。
　　2.毛竹入侵天然闊葉林：（1）土壤性質(zhì)，隨著毛竹入侵天然闊葉林，土壤pH從闊葉林、混交林到毛竹林依次升高；青龍山、石門洞土壤的有機(jī)碳、青龍山土壤的堿解氮和石門洞土壤的有效磷含量顯著（P<0.05）增加，煤山鎮(zhèn)土壤的有機(jī)碳、速效鉀和石門洞土壤的速效鉀含量顯著（P<0.05）降低；（2）土壤氮素過(guò)程，同一入侵帶毛竹林土壤的凈氮礦化率和硝化率均為最高，毛竹林土壤凈氮礦化率和凈硝化率明顯高于（P<0.05）其它兩種林

6、分土壤（石門洞土壤凈硝化率除外）；（3）土壤氨氧化微生物，隨著毛竹逐漸入侵闊葉林，土壤氨氧化古菌（AOA）和氨氧化細(xì)菌（AOB）的基因豐度總體呈下降趨勢(shì)；（4）土壤固氮細(xì)菌，煤山鎮(zhèn)闊葉林土壤固氮細(xì)菌多樣性（DGGE條帶信息）最豐富，多樣性指數(shù)顯著（P<0.05）高于其他兩種林分；而天目山的青龍山土壤固氮細(xì)菌多樣性毛竹林最豐富，顯著（P<0.05）高于混交林和闊葉林，石門洞土壤三種林分之間則沒(méi)有顯著差異；基于PCR-DGGE條帶信息的聚類