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呼伦贝尔主要草地类型植被特征、土壤特性与微生物多样性研究

文都日乐  
【摘要】:草地生态系统中,植物、土壤、土壤微生物相互作用构成了一个有机整体。长期以来,对草地生态系统的研究主要集中在地上植被和土壤理化特性部分,而对土壤微生物一直了解甚少。因此,探究植被-土壤-土壤微生物之间的关系对草地生态系统而言具有重要的意义。本论文对呼伦贝尔主要草地类型进行对比研究,研究内容包括群落植物多样性、群落盖度、草地生产力、主要植物营养及光和色素特性、土壤理化特性、土壤酶活性、土壤微生物多样性及其间的相关性。主要研究结果如下: 1.呼伦贝尔主要草地类型植被特征研究表明,5种草地类型的群落盖度、物种丰富度、Shannon-wiener指数、Simpson指数、Pielou均匀度指数均存在显著差异(P0.05),且除Simpson指数外均依次为:线叶菊草原(FSS)贝加尔针茅草原(SBS)羊草草原(LCS)大针茅草原(SGS)克氏针茅草原(SKS),Simpson指数为:FSSLCSSBSSGSSKS。5种草地类型地上生物量亦存在显著差异(P0.05),表现为FSSSBSLCSSGSSKS。多样性指数与地上生物量的相关分析结果表明,5种草地类型植物多样性指数与地上生物量均呈正相关线性关系。植物多样性指数之间亦呈正相关关系(r0.689)。 2.呼伦贝尔主要草地类型植物特性与营养成分研究表明,5种草地类型主要植物重要值、营养成分(全氮、全磷、可溶性糖)、光和色素含量(叶绿素a、叶绿素b、胡萝卜素、叶绿素总含量)间均存在显著差异(P0.05)。比较分析5种草地类型建群种的结果为,植物全氮含量依次为:LCSFSSSKSSBSSGS;全磷含量依次为:FSSLCSSGSSKSSBS;可溶性糖含量依次为:SGSSBSSKSLCSFSS;叶绿素a含量依次为:LCSFSSSKSSBSSGS;叶绿素b含量依次为:SKSFSSLCSSBSSGS;胡萝卜素含量依次为: LCSSGSFSSSKSSBS ;叶绿素总含量依次为:SKSLCSFSSSBSSGS。营养成分与光和色素含量的相关分析结果表明,5种草地类型植物全氮、全磷、可溶性含量与光和色素含量均有正相关关系,且植物全氮与光和色素含量的相关关系达显著或极显著水平。 3.呼伦贝尔主要草地类型土壤理化性质研究表明,呼伦贝尔5种草地类型土壤理化因子有显著差异(P0.05)。土壤含水量:FSSSBSLCSSGSSKS,土壤容重:SKSSGSLCSSBSFSS,pH值:LCSSGSSBSSKSFSS,全氮:FSSSBSLCSSGSSKS,全磷: FSSLCSSBSSGSSKS ,铵态氮: FSSLCSSGSSBSSKS ,硝态氮:SBSSKSFSSSGSLCS ,速效磷: FSSSBSSKSSGSLCS ,有机质:FSSSBSLCSSGSSKS。土壤理化因子的垂直分布情况:除了pH值垂直变化不明显,土壤容重为0-10cm10-20cm之外其他土壤理化性质均为0-10cm10-20cm。土壤理化因子相关分析结果表明,呼伦贝尔草原土壤理化因子之间存在不同程度的相关性。 4.呼伦贝尔主要草地类型土壤酶活性研究表明,5种草地类型土壤脲酶、过氧化氢酶、磷酸酶、转化酶活性均存在显著差异(P0.05)。各草地类型土壤酶活性的垂直分布均表现为0-10cm10-20 cm,线叶菊草原土壤过氧化氢酶和转化酶显著高于贝加尔针茅草原和大针茅草原;土壤脲酶以克氏针茅草原最高,且与线叶菊草原、贝加尔针茅草原和大针茅草原差异显著;而土壤磷酸酶则为羊草草原显著高于其他样地。土壤酶活性之间的相关分析结果表明,土壤酶活性之间存在不同程度的相关性。 5.呼伦贝尔主要草地类型土壤微生物多样性研究表明: (1)土壤微生物量碳、氮在5种草地类型间差异显著(P0.05),线叶菊草原土壤微生物量碳、氮均显著高于其他草地类型,大针茅草原、羊草草原土壤微生物量碳、氮均较低。 (2)各类菌群数量分布在5种草地中均为细菌放线菌真菌,但不同菌群数量及区系组成在各草地类型间均存在显著差异(P0.05)。细菌数量依次为:LCSSBSSKSFSSSGS,真菌数量依次为:FSSSKSLCSSBSSGS,放线菌数量依次为:SKSLCSFSSSBSSGS。 (3)呼伦贝尔5种草地类型土壤微生物的利用碳源的整体能力、碳源利用类型及利用程度均有差异(P0.05),5种草地类型土壤微生物AWCD值大小依次为:FSSSBSLCSSGSSKS。 (4)呼伦贝尔5种草地类型土壤磷脂脂肪酸(PLFA)总含量、各类菌群的PLFA含量均存在显著差异(P0.05)。PLFA总含量在5种草地类型中依次为:FSSSBSLCSSGSSKS。5种草地类型土壤微生物的优势类群存在差异。线叶菊草原的优势类群为15:0、a15:0、i16:0、i18:0;贝加尔针茅草原为15:0、a15:0、i16:0、16:1ω7c;羊草草原为15:0、i16:0、18:1ω9t、18:1ω9c;大针茅草原为15:0、a15:0、i16:0;克氏针茅草原为15:0、16:0、i16:0。 ( 5 )呼伦贝尔5种草地类型土壤细菌的优势菌群均为变形菌门(Proteobateria),但土壤细菌群落组成在草地类型间仍存在差异。线叶菊草原、贝加尔针茅草原、羊草草原检测到硝化螺旋菌门(Nitrospirae)和拟杆菌门(Bacteroidetes),壁厚菌门(Firmicutes)和芽单胞菌门(Gemmatimonadetes)为克氏针茅草原特有菌群、疣微菌门(Verrucomicrobia)则为线叶菊草原特有的菌群。 (6)5种草地类型土壤微生物多样性指数间存在显著差异(P0.05)。土壤微生物功能、群落结构、遗传(16S rDNA)多样性Shannon-wiener指数均依次为:FSSSBSLCSSGSSKS。 6.植被-土壤-土壤微生物的相关分析表明,土壤微生物(生物量、数量、多样性)与植被特征、土壤理化因子、土壤酶活性之间有着密切的关系。


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