巨桉(Eucalyptus grandis)人工林三種揮發(fā)性物質(zhì)對(duì)受體植物及土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征的影響.pdf

1、巨桉(Eucalyptus grandis)作為我國(guó)南方地區(qū)退耕還林主要樹種，具有生長(zhǎng)快、對(duì)氣候變化適應(yīng)性強(qiáng)、更新速度快、經(jīng)濟(jì)效益高的特點(diǎn)。以往桉樹人工林化感作用研究較多關(guān)注水溶性酚酸類化感物質(zhì)，其產(chǎn)生的揮發(fā)性主要是單萜類及其衍生物由于其較低的水溶性大多數(shù)研究局限在單萜類物質(zhì)經(jīng)空氣為載體的直接作用，缺乏揮發(fā)性單萜經(jīng)土壤載體對(duì)受體植物和土壤微生物作用及反饋機(jī)制研究，這不能全面、系統(tǒng)地解釋桉樹人工林的化感行為。本研究在前期研究的基礎(chǔ)上，以外

2、源添加的方法，研究在巨桉林下土壤中存在且相對(duì)濃度較高的三種揮發(fā)性化合物（辛烷、2，4-二叔丁基苯酚、2，2'-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)）對(duì)三種受體植物萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)及生理指標(biāo)(MDA，TTC)以及土壤微生物（細(xì)菌和真菌）群落結(jié)構(gòu)特征的化感作用，旨在探究巨桉人工林揮發(fā)性物質(zhì)的化感作用機(jī)制，為巨桉人工林的科學(xué)經(jīng)營(yíng)和管理提供理論依據(jù)。結(jié)果如下:
　　(1)巨桉人工林三種揮發(fā)性物質(zhì)中，2，4-二叔丁基苯酚對(duì)受體植物的抑制作用最

3、強(qiáng)，且具有濃度效應(yīng)，不同濃度的處理顯著抑制植物種子萌發(fā)和生長(zhǎng);2，4-二叔丁基苯酚處理顯著促進(jìn)了各受體幼苗MDA含量，尤其對(duì)幼苗的根系活力影響更為顯著。辛烷對(duì)三種受體種子的萌發(fā)和生長(zhǎng)均具有顯著抑制作用，且具有高抑低促進(jìn)或不顯著的作用，對(duì)綠豆的作用最顯著，其次為萵苣和蘿卜;辛烷對(duì)受體的根系活力(TTC)均表現(xiàn)為高濃度抑制低濃度促進(jìn)，但辛烷對(duì)三種受體植物幼苗中丙二醛含量的影響均呈現(xiàn)高濃度促進(jìn)低濃度抑制。2，2'-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲

4、基苯酚)對(duì)蘿卜種子萌發(fā)和生長(zhǎng)的化感抑制作用較大，對(duì)綠豆萌發(fā)率、根長(zhǎng)苗高均呈現(xiàn)高濃度抑制，低濃度抑制作用顯著降低甚至促進(jìn)作用，對(duì)苗/根鮮重比在較高濃度(C3)時(shí)呈現(xiàn)促進(jìn)作用，同時(shí)，在該物質(zhì)處于低濃度時(shí)，對(duì)綠豆的幼苗中MDA含量還有一定程度的抑制作用。
　　(2)本研究利用Illumina Miseq技術(shù)，通過巨桉(Eucalyptus grandis)人工林三種揮發(fā)性物質(zhì)外源添加入棄耕土壤，對(duì)土壤細(xì)菌和真菌群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行測(cè)序研究，

5、分別獲得細(xì)菌17個(gè)門類和真菌6個(gè)門類。除在DGGE中得到的優(yōu)勢(shì)類群外本研究還發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌門類的泉古菌門(Crenarchaeota)、綠彎菌門(Chloroflexi)、浮霉菌門(Planctomycetes)、放線菌門(Actinobacteria)、廣古菌門(Euryarchaeota)、Parvarchaeota、芽單胞菌門(Gemmatimonadetes)、硝化螺旋菌門(Nitrospirae)、OD1、WS3、Armatimo

6、nadetes和真菌門類的子囊菌門(Ascomycota)、Basal fungi、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、LKM11、LKM15。
　　(3)從細(xì)菌和真菌的條帶數(shù)來看，隨著2，4-二叔基丁酚濃度的降低，細(xì)菌和真菌可利用的條帶數(shù)均表現(xiàn)為增強(qiáng)的抑制作用。在辛烷處理下，細(xì)菌可利用條帶數(shù)表現(xiàn)為高濃度促進(jìn)低濃度抑制的作用;真菌條帶數(shù)表現(xiàn)為高濃度抑制低濃度促進(jìn)的作用。2，2'-亞甲基雙（6-叔丁基-4-甲基苯酚）對(duì)細(xì)菌可利用

7、條帶數(shù)表現(xiàn)為高濃度促進(jìn)低濃度抑制的作用;對(duì)真菌可利用條帶數(shù)表現(xiàn)為減弱的抑制作用。
　　(4)從優(yōu)勢(shì)細(xì)菌群落組成來看，隨著2，4-二叔基丁酚濃度的降低，在門的分類水平上，除變形菌表現(xiàn)為增強(qiáng)的促進(jìn)作用外，其余各優(yōu)勢(shì)菌群均表現(xiàn)為減弱的抑制作用;在屬的分類水平上，除變形菌門下分屬的細(xì)菌（假單胞桿菌、無色桿菌、固氮弓菌以及產(chǎn)堿菌）表現(xiàn)為促進(jìn)作用外，其余優(yōu)勢(shì)菌群表現(xiàn)為抑制作用，但對(duì)芽孢桿菌、硝化螺旋菌、光合細(xì)菌Rhodoplanes和固定化甲

8、烷八疊球菌的抑制作用不受濃度影響。辛烷對(duì)不同細(xì)菌門類表現(xiàn)出促進(jìn)或抑制作用;在屬的分類水平上，辛烷除對(duì)假單胞菌表現(xiàn)為促進(jìn)作用外，對(duì)變形菌門其他優(yōu)勢(shì)分屬和其他優(yōu)勢(shì)菌群均表現(xiàn)為抑制作用。在2，2'-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)作用下，變形菌、厚壁菌、浮霉菌和綠彎菌受到抑制，其他優(yōu)勢(shì)菌群則呈現(xiàn)出化感促進(jìn)作用;變形菌門中的假單胞菌和無色桿菌受到抑制作用，而產(chǎn)堿菌和固氮弓均則表現(xiàn)為促進(jìn)作用。
　　從優(yōu)勢(shì)真菌群落組成來看，2，4-二叔基

9、丁酚對(duì)子囊菌和擔(dān)子菌均呈現(xiàn)促進(jìn)作用，對(duì)LMK15表現(xiàn)為高濃度抑制低濃度促進(jìn)的作用，而對(duì)Basal-fungi則表現(xiàn)為抑制作用;在屬的分類水平上，除對(duì)拮抗真菌Panorbis-viscosus表現(xiàn)為高濃度促進(jìn)低濃度抑制、浮孢菌表現(xiàn)為促進(jìn)作用、青霉菌不受影響外，其余均表現(xiàn)為抑制作用。辛烷對(duì)子囊菌表現(xiàn)為促進(jìn)作用，對(duì)Basal-fungi表現(xiàn)為抑制作用。2，2'-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)對(duì)子囊菌和擔(dān)子菌表現(xiàn)為促進(jìn)作用，對(duì)Basal-

10、fungi和LMK15表現(xiàn)為抑制作用;在屬的分類水平上，其對(duì)絕大多數(shù)優(yōu)勢(shì)真菌類群表現(xiàn)為促進(jìn)作用。
　　(5)從細(xì)菌和真菌群落多樣性和豐富度來看，2，4-二叔基丁酚對(duì)土壤細(xì)菌多樣性和豐富度表現(xiàn)為抑制作用;除對(duì)土壤真菌Shannon-wiener和Simpson指數(shù)表現(xiàn)為增強(qiáng)的促進(jìn)作用外，對(duì)其余豐富度和物種發(fā)育指數(shù)均表現(xiàn)為抑制作用。辛烷對(duì)土壤細(xì)菌豐富度和多樣性指數(shù)均表現(xiàn)為減弱的抑制作用;除chao1外，對(duì)真菌其余指數(shù)均表現(xiàn)為高濃度促進(jìn)

11、低濃度抑制的作用。在2，2'-亞甲基雙(6-叔丁基-4-甲基苯酚)作用下，土壤細(xì)菌多樣性和豐富度指數(shù)均表現(xiàn)為高濃度促進(jìn)低濃度抑制或無影響;其對(duì)土壤真菌多樣性和豐富度指數(shù)均表現(xiàn)為促進(jìn)作用。
　　從土壤細(xì)菌和真菌主成分分析和聚類分析來看，土壤細(xì)菌和真菌根據(jù)揮發(fā)性物質(zhì)的種類不同分別聚集在一支，而濃度處理差異在此時(shí)所起的作用不十分明顯。
　　綜上所述，巨桉人工林土壤中存在且在輪伐期前土壤中存在較多的三種揮發(fā)性化合物2，4-二叔基丁酚