三峽庫(kù)區(qū)兩種森林中土壤細(xì)菌與環(huán)境因子的空間分布關(guān)系.pdf

1、土壤微生物在土壤生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要角色。然而，由于其個(gè)體尺寸的顯微性、數(shù)量的龐大性、種類(lèi)的多樣性、時(shí)空分布的變異性和影響因素的復(fù)雜性，土壤微生物及其與環(huán)境的關(guān)系一直是微生物生態(tài)學(xué)研究的難點(diǎn)問(wèn)題。近年來(lái)，生態(tài)系統(tǒng)中地下部分與地上部分關(guān)系研究已成為生態(tài)學(xué)研究的熱點(diǎn)問(wèn)題，因此，揭示土壤微生物地理學(xué)分布規(guī)律及其與環(huán)境因子關(guān)系對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)價(jià)土壤微生物在生態(tài)系統(tǒng)中的維持功能顯得重要而且有意義。
　　 本論文以長(zhǎng)江三峽庫(kù)區(qū)兩種典型的植被類(lèi)型杉

2、木馬尾松混交林和馬尾松純林為研究對(duì)象。在林分尺度上，采用平板稀釋方法結(jié)合16SrDNA和Biolog鑒定技術(shù)，對(duì)土壤可培養(yǎng)細(xì)菌的數(shù)量和多樣性進(jìn)行了比較分析；在此基礎(chǔ)上，利用簡(jiǎn)單相關(guān)分析、線(xiàn)性回歸分析、典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)方法對(duì)土壤細(xì)菌各大類(lèi)群數(shù)量和細(xì)菌多樣性與環(huán)境因子的關(guān)系進(jìn)行了研究；最后，運(yùn)用地統(tǒng)計(jì)學(xué)方法研究了土壤細(xì)菌的時(shí)空異質(zhì)性規(guī)律以及土壤細(xì)菌與其環(huán)境影響因子的空間結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。獲得以下研究結(jié)論：
　　 1.土壤可培養(yǎng)微生

3、物數(shù)量：兩種植被類(lèi)型下不同季節(jié)三大類(lèi)群土壤微生物的數(shù)量的大小關(guān)系均為：細(xì)菌＞放線(xiàn)菌＞真菌，其中，土壤細(xì)菌數(shù)量在2.475×106cfu/g～3.675×106cfu/g之間，放線(xiàn)菌數(shù)量1.031×106cfu/g～1.635×106cfu/g之間，真菌數(shù)量在4.836×104cfu/g～11.880×104cfu/g之間；相同季節(jié)馬尾松林三大類(lèi)群微生物數(shù)量均高于杉木馬尾松混交林，且除細(xì)菌和秋季真菌外差異性顯著。杉木馬尾松林中，春季土壤細(xì)

4、菌和真菌數(shù)量低于秋季，放線(xiàn)菌數(shù)量略高于秋季，但它們差異性不顯著。馬尾松純林中春季土壤細(xì)菌和放線(xiàn)菌高于秋季，真菌數(shù)量低于秋季，差異性同樣不顯著。植被類(lèi)型是引起土壤微生物數(shù)量差異的主要因素，而春、秋兩季變化對(duì)微生物數(shù)量的差異影響不顯著。
　　 2.土壤可培養(yǎng)細(xì)菌的群落組成：杉木馬尾松混交林中春季主要的細(xì)菌類(lèi)群及比例為：假單胞菌（Pseudomonas），69.86％、伯克霍爾德氏菌（Burkholderia），1.97％、芽孢桿菌（

5、Bacillus），14.39％；秋季：假單胞菌，50.56％、伯克霍爾德氏菌，16.29％、芽孢桿菌，14.82％、溶桿菌（Lysobacter），1.95％、不動(dòng)桿菌(Acinetobacter),0.52％、金黃桿菌（Chryseobacterium），2.81％。馬尾松純林中春季主要的細(xì)菌類(lèi)群及比例為：假單胞菌，66.02％、伯克霍爾德氏菌，13.45％、假桿菌屬（Flavobacterium），0.04％、芽孢桿菌，10.10

6、％；秋季：假單胞菌，49.22％、伯克霍爾德氏菌，8.42％、克雷伯氏菌（Klebsiella），4.73％、金黃桿菌，1.86％、微球菌（Micrococcus），0.11％、芽孢桿菌，16.48％。兩種植被類(lèi)型的細(xì)菌群落組成有一定的區(qū)別。秋季細(xì)菌種類(lèi)增加，但增加的幾種細(xì)菌數(shù)量較少，同一植被類(lèi)型季節(jié)間主要細(xì)菌類(lèi)群比較相似。
　　 3.土壤可培養(yǎng)細(xì)菌多樣性：春季兩種植被類(lèi)型4個(gè)多樣性指數(shù)沒(méi)有差異，秋季除了Pielou均勻度指數(shù)外

7、，馬尾松混交林其余多樣性指數(shù)顯著的高于杉木馬尾松混交林。不同季節(jié)下，兩種植被類(lèi)型土壤細(xì)菌多樣性指數(shù)的變化不同；杉木馬尾松林中：除了Margalef豐富度指數(shù)外，秋季多樣性指數(shù)均高于春季。馬尾松林中，秋季4個(gè)多樣性指數(shù)均高于春季。土壤可培養(yǎng)細(xì)菌的多樣性受到季節(jié)和植被類(lèi)型同時(shí)作用。與地上植被喬、灌、草3層的多樣性比較表明地下土壤細(xì)菌的多樣性在植被類(lèi)型間的變化與地上植被正好相反。
　　 4.土壤細(xì)菌和土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性：杉木馬尾松林

8、土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、碳氮比、含水量和pH值均顯著的高于馬尾松純林；絕大多數(shù)土壤細(xì)菌與土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性不顯著。典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)的結(jié)果表明，CCA排序結(jié)果很好的解釋了土壤細(xì)菌和本研究選取的5個(gè)土壤理化性質(zhì)因子的關(guān)系，兩種植被類(lèi)型下CCA前兩個(gè)排序軸的解釋量分別高達(dá)90.40％和81.70％。表明土壤細(xì)菌受到理化性質(zhì)因子的共同作用。
　　 5.土壤細(xì)菌與森林結(jié)構(gòu)因子的回歸分析：杉木馬尾松林中，平均胸徑(AverageDBH)與

9、土壤細(xì)菌的線(xiàn)性相關(guān)性最強(qiáng)。其中，又以4.00m范圍內(nèi)平均胸徑(AverageDBH(4))與土壤細(xì)菌的線(xiàn)性相關(guān)最為普遍，它與假單胞菌、伯克霍爾德氏菌、溶桿菌、蠟狀芽孢桿菌數(shù)量和細(xì)菌總數(shù)以及Shanon-Wiener多樣性指數(shù)構(gòu)成顯著的一元線(xiàn)性回歸方程。馬尾松純林中，平均胸徑和最大胸徑(MaxDBH)兩個(gè)森林結(jié)構(gòu)因子進(jìn)入線(xiàn)性回歸方程，分別是6.00m范圍內(nèi)平均胸徑(AverageDBH(6))、5.00m范圍內(nèi)平均胸徑(AverageDB

10、H(5))和8.00m、7.00m、4.00m、3.00m范圍內(nèi)最大胸徑(MaxDBH(8)、MaxDBH(7)、MaxDBH(4)、MaxDBH(3)),其中。以AverageDBH(6)與土壤細(xì)菌的線(xiàn)性相關(guān)性最為普遍，它分別與假單胞菌、芽孢桿菌、蠟狀芽孢桿菌數(shù)量、其他未鑒定土壤細(xì)菌數(shù)量和細(xì)菌總數(shù)以及Shanon-Wiener多樣性指數(shù)構(gòu)成顯著的一元線(xiàn)性回歸方程。典范對(duì)應(yīng)分析(CCA)的結(jié)果表明，CCA排序結(jié)果很好的解釋了土壤細(xì)菌和加

11、入森林結(jié)構(gòu)因子后的環(huán)境因子的關(guān)系，兩種植被類(lèi)型下CCA前兩個(gè)排序軸的解釋量有所下降，分別為83.4％和77.1％。
　　 6.地統(tǒng)計(jì)學(xué)空間異質(zhì)性分析：在林分尺度上，半方差函數(shù)分析和克里格插值表明兩種植被類(lèi)型土壤細(xì)菌存在明顯的空間結(jié)構(gòu)和時(shí)空異質(zhì)性。其空間自相關(guān)范圍為51.00m。兩種植被類(lèi)型土壤細(xì)菌的空間異質(zhì)性在不同方向上和尺度上，存在明顯的區(qū)別。即土壤細(xì)菌空間變異存在各向異性。兩種植被類(lèi)型下與X軸呈45°和135°兩個(gè)方向的土壤