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《西南大学》 2011年
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缙云山马尾松林凋落物的微生物分解及养分释放特征研究

严海元  
【摘要】:森林凋落物的分解是森林植被归还土壤养分的主要方式,是维持森林生态系统内部物质循环与能量流动的重要环节。凋落物的品质特性、微生物等分解者的活动以及气候、环境等都极大地影响着凋落物的分解速率。马尾松是我国南方重要树种,常因凋落物分解缓慢导致林地养分贫乏,生产力低下,严重影响着我国南方林业的可持续发展。本文收集缙云山天然次生马尾松林中的马尾松和槲栎落叶,采用凋落物袋原位分解法,系统研究了它们单独或混合后在一年的分解过程中主要微生物类群和数量、分解酶活性以及养分释放的动态,以探索其中存在的微生物学机制,寻找马尾松林凋落物分解迟缓的内在原因,为提升我国马尾松林的林地生产力提供科学理论依据。研究结果如下: (1)针阔混合可显著提高凋落物的分解速率。到试验结束时(360d),混合凋落物的干重剩余率最低,为41.33%,其次是槲栎凋落物(43.49%),而纯马尾松针叶凋落物的最高,为54.34%。针阔混合分解的加速效应主要在分解后期(225d~315d)体现,此时的阶段分解速率常数为0.61~0.78,显著高于槲栎(0.19~0.53)和马尾松(0.43~0.48)。 (2)凋落物中不同养分的释放过程存在明显差异。凋落物中含量最高的元素是C,在初始质量中占比在40%以上,其释放特性同凋落物的质量损失具有一致性。到试验结束时,混合凋落物中的C释放率最大,为67.36%,其次是槲栎,为62.06%,马尾松的最小,为54.62%。三种凋落物中K、Ca、Mg的流动性较强,呈现出净释放特性,Fe则与此相反,呈现净积累特性。N、P、Cu、Zn等元素则因凋落物类型的差异表现出不同的释放特性,N、P在分解前期的积累能有效地调节混合凋落物的化学组成,促进微生物等分解者在后期的代谢活动,从而加速混合凋落物的分解。 (3)微生物类群对凋落物分解的响应具有阶段性。随凋落物分解的持续,真菌、细菌、放线菌三者在微生物总量中的占比发生了以下改变:在分解的前180d,真菌占比平均在90%以上,而在后180d中,细菌占比升高,逼近于真菌,甚至在纯马尾松凋落物中还小幅超过真菌。三类凋落物中微生物总数与真菌数量在分解的135d时均达到最高,而细菌和放线菌的则最低。可见,真菌是森林凋落物分解过程中分解菌的主要构成类群,同细菌、放线菌间存在激烈竞争,凋落物的分解在早期时主要有赖于真菌的作用,而后期则需要真菌与细菌的共同作用。在整个分解过程中,马尾松落叶中的微生物数量偏低,尤其是真菌数量偏低,两者只在分解的45d和135d时较多,其它时候均显著低于槲栎和混合凋落物中的数量,这可能是导致马尾松针叶凋落物分解缓慢的一个重要原因。 (4)纤维素酶、多酚氧化酶及磷酸酶的活性同凋落物分解进程间存在特殊的动态响应。在分解早期,马尾松与混合凋落物中的纤维素酶活性有短暂上升,之后则同槲栎凋落物相似,随分解时间的延长而逐渐下降,至315d后则维持在一恒定水平(约为1.50mg·g-1·h-1)。三类凋落物中的磷酸酶活性均随分解时间的延长而降低,马尾松与混合凋落物中的多酚氧化酶活性则随分解时间延长而逐渐上升。可见,纤维素酶和磷酸酶是参与凋落物早期分解的主要酶类,而纤维素酶同多酚氧化酶的协作则是凋落物分解后期时所需。在整个分解过程中,马尾松凋落物中多酚氧化酶活性在各时段均显著低于槲栎,多数时段低于混合凋落物。看来,多酚氧化酶活性偏低可能是马尾松凋落物分解迟缓的又一重要原因。
【学位授予单位】:西南大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:S714

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