城市森林不同林型下土壤肥力及土壤真菌多样性研究

【摘要】：城市林业兼具着改善市民生活环境、美化城市、净化空气、降低城市噪音、调节城市环境生态平衡的重要功能。而城市林业土壤是城市林业生态系统的重要组成部分,也是最有效的城市环境净化器。在城市林业土壤生态系统中,土壤微生物是动植物残渣的主要分解者,在土壤生态系统的物质循环和能量转化的过程中发挥着重要作用。研究城市环境下不同人工纯林对土壤肥力和土壤微生物群落结构的影响具有重要意义,本研究为深入了解城市林业,合理利用城市林业土壤资源,充分发挥城市林业的生态、社会、经济效益提供了基础数据。 本研究从东北林业大学城市林业示范基地选取胡桃楸(Juglans mandshurica Maxim.)、水曲柳(Fraxinus mandshurica Rupr.)、黄菠萝(Phellodendron amurense Rupr.)、白桦(Betula platyphylla Suk.)、兴安落叶松(Larix gmelinii (Rupr.)Rupr.)、樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)、黑皮油松(Pinus tabulaeformis var. mukdensis)、红皮云杉(Picea koraiensis Nakai)8块人工纯林作为实验样地,另外选取示范地周边的草地作为对照样地。采集0-15cm土层深度的林下土壤,过2mm筛后带回实验室,对土壤肥力指标(土壤含水量、pH值、电导率、土壤转化酶、磷酸酶、脲酶、多酚氧化酶、荧光素二乙酸酯酶活性、土壤细菌数量、放线菌数量、真菌数量)进行测定,并对土壤真菌进行基因组ITS序列高通量测序,初步评价了城市环境下不同树种组成的人工纯林对其土壤肥力及土壤真菌群落多样性的影响。 城市环境下不同人工林间各土壤肥力指标差异极显著,针叶林间、阔叶林问也存在极显著差异,并且土壤基本理化指标、土壤酶活性以及土壤微生物量的土壤肥力指标间存在显著的相关性。研究发现三大硬阔对土壤有机碳、氮、磷素的积累和转化能力较其它林型强,且林下土壤微生物整体活性也较其它林型高。阔叶林整体的土壤肥力、土壤微生物量比针叶林高,而土壤腐殖化程度较针叶林低。由系统聚类可以看出供试土壤明显聚为5类,胡桃楸林和水曲柳林聚为一类,白桦和黄菠萝聚为一类,樟子松、黑皮油松、兴安落叶松聚为一类,对照和红皮云杉各自聚为一类。土壤真菌基因组ITS序列高通量测序分析结果显示,9个样品中一共检测到8个真菌门(Phylum)、24个纲(Class)、63个目(Order)、124个科(Familiy)、211个属(Genus)、362个种(Species)、其中真菌门主要涵盖了Ascomycota(子囊菌门)、Basidiomycota(担子菌门)、Chytridiomycota(壶菌门)、Zygomycota(接合菌门)、Glomeromycota(球囊菌门)。另外,本研究仅在黑皮油松中检测到近年来新发现的子囊菌门古菌根菌纲真菌,在对照样品中检测到担子菌门柄锈菌亚门伞型束梗孢菌纲真菌,在胡桃楸和水曲柳样品中检测到球囊菌门真菌,而担子菌门黑粉菌亚门外担菌纲真菌仅在对照和红皮云杉样品中检测到。真菌门水平上的丰度和多样性的聚类结果与土壤肥力和微生物结构的聚类结果基本相似,不同之处是樟子松和云杉林与胡桃楸林和水曲柳林聚为一类,而不是与其它针叶树林聚在一起,其原因在有待进一步研究。 在真菌门分类水平上胡桃楸、水曲柳、兴安落叶松、樟子松样品以子囊菌门真菌为优势菌落,黄菠萝、白桦、黑皮油松、红皮云杉样品以担子菌门真菌为优势菌落。在真菌纲分类水平上各样品主要以伞菌纲真菌为优势菌落,仅水曲柳样品优势菌落为子囊菌门盘菌亚门下的粪壳菌纲真菌。采用Ace、Chao、Shannon以及Simpson指数评价各人工林土壤真菌群落丰度和群落多样性间存在显著差异,并且真菌门相对丰度与土壤肥力指标存在显著相关性。