喀斯特不同生态系统根际土壤酶活性及微生物生物量和细菌群落结构变化的研究

摘要

喀斯特生态系统的退化已成为当前西南地区面临的严重的生态问题。喀斯特生态退化伴随着植被的演替，而植被的变化下根际土壤微生物的活性和功能的变化是当前岩溶生态系统退化和恢复研究中较为薄弱的方面。本研究选取贵州中部三种不同植被类型的生态系统－乔木林、灌木林和灌草丛，以乔木林中的白栎、园果化香和灌木林、灌草丛中的火棘、竹叶椒等主要优势树种为对象，研究不同的喀斯特生态系统中植物树种的根际土壤养分、酶活性、微生物生物量及其细菌群落结构的变化特性.主要研究结果如下：
　　 1.在喀斯特地区从乔木林、灌木林、灌草丛的植被演替过程中，受植物的根际作用影响，根际土壤的养分状况如有机质、碱解氮、速效磷、全磷含量相对稳定.在喀斯特退化过程中，优势树种具有较高的适应性。竹叶椒在相对贫瘠的灌草丛阶段具有较高的磷素活化率，同时在根际土壤微生物生物量碳、碱性磷酸酶方面具有明显根际效应。
　　 2.喀斯特地区从乔木林、灌木林、灌草丛的植被演替过程中，根际土壤有机质的变异程度逐渐减小.生态系统之间速效磷的变异最大，并且其变异大于生态系统内部的变异，说明速效磷对生态系统的演化具有灵敏的指示作用.
　　 3.在酶活性方面，乔木林系统具有较高的速效磷供应植物生长，其优势树种磷酸酶活性低于灌木林、灌草丛系统.这进一步说明在喀斯特生态系统退化过程中优势树种具有较强适应性的潜力.在不同的生态系统中相同树种根际土壤酶活性存在差异，其中灌木林的竹叶椒和火棘的根际土壤酶活性均高于灌草丛系统。
　　 4.乔木林根际土壤微生物生物量碳、氮显著性高于灌木林、灌草丛。乔木林中优势树种根际土壤细菌多样性显著高于非根际，而灌木林中优势树种未表现出明显的根际效应，但在灌草丛系统中两种优势植株又都呈现出根际土壤细菌多样性指数显著高于非根际土壤的趋势.
　　 由此可见，喀斯特生态系统中植被的演替对土壤微生物的数量及群落组成具有较大的影响，这种作用影响了系统中土壤、微生物和植物之间的物质能量的循环和转化，从而导致喀斯特生态系统的生态功能的变化.

目录

文摘

英文文摘

项目基金资助

第一章 文献综述

1.1 西南退化喀斯特生态系统演替的研究现状

1.2 根际与根际微生物

1.3 土壤微生物生物量

1.4 土壤微生物活性－土壤酶

1.5 土壤微生物群落结构多样性的研究方法

1.5.1 传统的培养方法

1.5.2 现代微生物分子生态学研究方法

1.6 研究目的与意义

第二章 材料与方法

2.1 研究对象的选择与研究区概况

2.1.1 研究对象的选择

2.1.2 研究区概况

2.4 样品采集与处理

2.5 土壤基本理化性质分析

2.6 土壤微生物生物量碳、氮测定

2.7 土壤酶活性分析

2.7.1 蔗糖酶的测定

2.7.2 脲酶的测定

2.7.3 碱性磷酸酶的测定

2.8 细菌群落结构分析(16SrDNA-PCR-DGGE)

2.8.1 土壤基因组DNA的提取与质量测定

2.8.2 16SrRNA基因V3区的PCR扩增

2.8.3 PCR产物检测

2.8.4 PCR反应产物的变性梯度凝胶电泳(DGGE)

2.8.5 染色

2.9 数据处理

第三章 结果分析与讨论

3.1 不同生态系统优势树种根际土壤养分状况分析

3.1.1 不同生态系统土壤基本理化性质

3.1.2 不同生态系统优势树种根际土壤碳、氮、磷的变化

3.1.3 不同生态系统优势树种根际土壤养分变异特点

3.2 不同生态系统中根际土壤酶活性的变化

3.3 喀斯特生态系统根际土壤微生物生物量的差异

3.3.1 不同生态系统中土壤剖面的微生物量碳、氮变化

3.3.2 不同生态系统间优势树种根际土壤微生物生物量碳、氮的变化

3.3.3 生态系统内部根际、非根际土壤的微生物量碳、氮变化

3.4 喀斯特生态系统根际土壤微生物群落结构的差异

3.4.1 适于喀斯特土壤的微生物基因组DNA提取方法及PCR的方法比较

3.4.2 不同生态系统优势树种根际土壤细菌群落结构的变化

第四章 全文结论与创新点

4.1 全文结论

4.2 创新点

4.3 不足之处

参考文献

致谢