連作與輪作對(duì)楊樹(shù)人工林解磷微生物及磷代謝的影響.pdf

1、土壤養(yǎng)分循環(huán)障礙是人工林地力衰退的重要成因，土壤微生物群落在土壤養(yǎng)分循環(huán)中發(fā)揮重要作用。磷是植物重要的礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)成分，對(duì)植物的生長(zhǎng)和發(fā)育發(fā)揮重要作用。研究土壤解磷微生物類(lèi)群演變動(dòng)態(tài)，有助于闡明連作和輪作對(duì)楊樹(shù)人工林土壤磷循環(huán)影響的微生態(tài)機(jī)制，為科學(xué)經(jīng)營(yíng)人工林提供理論依據(jù)。本研究基于宏基因組測(cè)序技術(shù)，分析了楊樹(shù)人工林Ⅰ代林地和連作Ⅱ代林地的根際土和非根際土、Ⅱ代林地主伐后輪作花生地和輪荒地土壤中解磷微生物類(lèi)群及磷代謝隨不同連作和輪作方式的變

2、化規(guī)律。研究結(jié)果如下：
　?。?）在楊樹(shù)人工林不同連作和輪作方式土壤中共檢測(cè)出5種酚酸物質(zhì)，分別為對(duì)羥基苯甲酸、苯甲酸、阿魏酸、香草醛和肉桂酸，酚酸類(lèi)物質(zhì)總量表現(xiàn)為Ⅱ代林>Ⅰ代林>輪作花生地>輪荒地。土壤理化性質(zhì)在不同土壤樣品中變化規(guī)律表現(xiàn)不同，pH、有機(jī)質(zhì)和有效鉀含量顯著差異，全磷、有效磷、有效氮含量無(wú)顯著性差異。
　?。?）土壤樣品中共檢測(cè)到細(xì)菌域微生物類(lèi)群8個(gè)門(mén)，分屬厚壁菌門(mén)（Firmicutes）、變形菌門(mén)（Prot

3、eobacteria）、放線(xiàn)菌門(mén)（Actinobacteria）、酸桿菌門(mén)（Acidobacteria）、擬桿菌門(mén)（Bacteroidetes）、綠彎菌門(mén)（Chloroflexi）、疣微菌門(mén)（Verrucomicrobia）和浮霉菌門(mén)（Planctomycetes）。厚壁菌門(mén)豐度最高，其次是變形菌門(mén)和放線(xiàn)菌門(mén)。輪作降低了微生物群落多樣性，Ⅱ代林土壤微生物群落多樣性低于Ⅰ代林但差異并未達(dá)到顯著水平。與Ⅰ代林相比，土壤微生物在屬分類(lèi)水平變化

4、明顯，Ⅱ代林、輪作花生地和輪荒地土壤中微生物種類(lèi)減少，微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。功能基因總豐度表現(xiàn)為Ⅰ代林>輪荒地>Ⅱ代林>輪作花生地。人工林連作后，參與復(fù)制、重組與修復(fù)，翻譯、核糖體結(jié)構(gòu)與生物合成功能的基因豐度降低。Ⅱ代林主伐輪作后，總體上功能基因豐度無(wú)顯著變化。
　?。?）楊樹(shù)人工林不同連作和輪作方式土壤中共檢測(cè)出9屬解磷微生物。其中：細(xì)菌7屬，分別為芽孢桿菌屬（ Bacillus）、假單胞菌屬（ Pseudomonas）、黃桿

5、菌屬（Flavobacterium）、類(lèi)芽孢桿菌屬（Paenibacillus）、慢生根瘤菌屬（Bradyrhizobium）、泛生菌屬（Pantoea）、沙雷氏菌屬（Serratia）；放線(xiàn)菌2屬，為鏈霉菌屬（Streptomyces）和節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）。芽孢桿菌屬和假單胞菌屬為優(yōu)勢(shì)菌群。泛生菌屬、類(lèi)芽孢桿菌和沙雷氏菌屬分別為Ⅰ代林地、Ⅱ代林地和輪荒地獨(dú)有菌群，但所占比例均低于0.1％。
　　（4）楊樹(shù)人工林

6、連作、輪作和輪荒后，Ⅰ代林地和Ⅱ代林地解磷微生物占各樣地解磷微生物總豐度的22.4%和23.1%，輪作花生地和輪荒地解磷微生物占各樣地解磷微生物總豐度的26.8%和27.7%，與連作相比，輪作可以增加解磷微生物的數(shù)量。與Ⅰ代林地相比，Ⅱ代林地土壤中各屬共有解磷微生物豐度均有不同程度增加。與Ⅱ代林地相比，主伐更新后輪作花生地和輪荒地土壤中芽孢桿菌屬和假單胞菌屬豐度分別增加19.9%和30.3%、20.4%和71.4%，而節(jié)桿菌屬、慢生根瘤

7、菌屬、鏈霉菌屬豐度則降低，且降幅均在50%以上。
　?。?）楊樹(shù)人工林根際解磷微生物總豐度顯著低于非根際，芽孢桿菌屬和假單胞菌屬細(xì)菌在楊樹(shù)根際土壤中顯著低于非根際土壤，R/S值分別為0.6~0.7:1和0.4~0.7:1，而節(jié)桿菌屬、慢生根瘤菌屬、鏈霉菌屬的豐度顯著高于非根際土壤，細(xì)菌R/S值為4~7:1，放線(xiàn)菌R/S值為2~6:1。
　?。?）在不同土壤中磷酸酶基因總豐度表現(xiàn)為Ⅰ代林地>輪荒地>Ⅱ代林地>輪作花生地。Ⅱ代林

8、地主伐更新后，輪荒地磷酸酶基因總豐度升高，輪作花生地為各樣本中最低。根際與非根際之間，Ⅰ、Ⅱ代林土壤磷酸酶R/S值分別為1.39和1.09，在Ⅱ代林中根際與非根際土壤磷酸酶豐度差異縮小，部分磷酸酶豐度甚至低于非根際土壤。Ⅱ代林根際土壤各磷酸酶豐度低于Ⅰ代林根際土壤。
　?。?）與Ⅰ代林相比，Ⅱ代林土壤中有機(jī)磷轉(zhuǎn)化作用強(qiáng)度降低16.63%，人工林連作降低土壤可利用磷的含量。Ⅱ代林主伐后，輪作花生地土壤中有機(jī)磷轉(zhuǎn)化作用強(qiáng)度比Ⅱ代林升高