赣西油茶人工林土壤微生物学特征的变异性

摘要

油茶(Camellia oleifera Abel)属山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia L.)植物，为常绿小乔木或灌木，其油脂含油量较高，兼有营养、医药、保健等较高的综合开发利用价值，已成为我国具有较大发展潜力的经济林木之一。土壤环境状况是实现油茶优质、高产、稳产的重要保障，其中土壤质量退化是营建生态高值油茶经济林的重要限制因子，而土壤微生物学特征是评价油茶人工林土壤质量演变的关键因子，但其调控和影响土壤质量的机制尚不清楚。本文以赣西6类典型油茶人工林为研究对象，采用样地调查、野外取样和室内分析相结合的方法，综合运用传统土壤生物化学分析技术和微生物量估测方法，结合现代分子生物学的变性梯度凝胶电泳(DGGE)技术，重点剖析种植年限、抚育管理措施、季节变化对油茶人工林不同层次土壤微生物学生理生化特性、主要微生物类群及微生物群落细菌基因多样性的影响，以及与土壤质量特性的耦合机制，研究成果可为赣西油茶人工林土壤质量状况评价及合理经营措施提供科学依据和技术支撑。　　主要研究结果：　　1、集约经营措施下1年龄、6年龄和10年龄油茶人工林土壤微生物学特征总体表现为随着种植年限的延长而改善。而粗放经营的10年龄、30年龄和50年龄的油茶人工林土壤微生物属性随着种植年限延长其变化规律不一致，微生物生物量碳和氮(SMBC、SMBN)、过氧化物酶、转化酶、蛋白酶、脲酶和酸性磷酸酶活性随着种植年限延长而增加，土壤细菌、真菌和放线菌数量呈减少的变化趋势。种植年限对土壤微生物学的特征影响显著，且还可能与经营管理措施有关。　　2、油茶人工林土壤微生物学特征季节动态变化显著，且不同生化和生物学表征指标的季节波动规律因种植年限的不同而改变。油茶林土壤酶活性的季节波动较大，微生物生物量次之，而土壤养分及其有效性的季节波动较小。土壤微生物学特性既受到季节变化所驱动的水分、热量和温度改变的调控，还受到不同种植年限油茶人工林本身特性和林木的生长发育节律等方面的影响。　　3、集约经营管理10年龄油茶人工林表层土壤全氮、全磷、全钾、pH、有机质、水解性氮、有效磷、速效钾、含水量、SMBN、微生物生物量磷(SMBP)、过氧化氢酶、过氧化物酶、转化酶、蛋白酶、脲酶和酸性磷酸酶活性比粗放经营管理10年龄油茶人工林分别高出30.43%，48.53%，18.12%，16.36%，39.91%，32.95%，21.24%，40.63%，8.87%，47.57%，21.3g%，31.03%，35.76%，37.98%，60.89%，43 .64%，25.03%。可见，集约经营有利于改善土壤微生物学特性。　　4、土壤化学和生物学特性具有明显的分层性。表层(0-20cm)土壤有机质、全氮、全磷、全钾、SMBC、SMBN、SMBP、过氧化氢酶、转化酶、蛋白酶、脲酶均显著高于下层(20-40 cm)。相对于下层，表层土壤微生物较为活跃，是油茶人工林土壤养分供应的主要驱动者。　　5、DGGE图谱分析表明，10年龄油茶人工林细菌基因多样性较为丰富，集约经营与粗放经营10年龄油茶人工林细菌多样性条带数年均值分别为27.25条和22条；集约经营10年龄油茶林的细菌物种数量多。条带测序结果与GenBank数据库序列进行Blast序列比对表明，与16S rDNA序列的相似性在84%～99%，其中与肠杆菌（Enterobacter sp）、泛菌属（Pantoea sp）、未培养芽孢杆菌（Uncultured Bacillus sp）等菌株的16S rDNA序列相似性高达97%以上。优势菌属为泛菌属（Pantoea sp）、肠杆菌（Enterobacter ludwigii）、菠萝泛菌（Pantoea ananatis）。　　6、油茶人工林反映土壤微生物特征的变量间内在关联性密切。主成分分析贡献最大的是全氮和SMBN，冗余分析表明水解性氮对土壤微生物属性影响显著。推断，土壤氮动态是反映油茶土壤质量演变的关键指标。　　综上所述，油茶人工林土壤微生物特性具有较强的变异性，土壤微生物特性既受控于季节波动所驱动的水分和温度的变化，又与土壤化学特性关系密切，还与林木本身的特性、林地生境和林木的生长发育节律有关。土壤微生物特性可作为反映土壤质量演变及其养分供应状况的潜在评价指标。随着油茶人工林种植年限的增长，土壤质量及其微生物特性具有退化的可能性，而集约经营管理措施可改善土壤微生物特性，促进土壤质量的改善。

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