杨树人工林连作与轮作对土壤氮素细菌类群和氮素代谢的影响

【目的】氮素是影响杨树人工林生产力的最重要元素,研究杨树人工林连作和轮作氮素循环细菌类群演变动态及氮素代谢结构特征,有助于从养分循环角度揭示杨树人工林连作障碍机制。【方法】采用宏基因组测序技术,研究杨树人工林Ⅰ代林地、连作Ⅱ代林地、Ⅱ代林地主伐后轮作花生地和轮荒地土壤中氮素循环细菌类群及氮素代谢随不同连作代数及不同轮作模式的演变规律。【结果】发现参与氮素循环细菌4类11属,其中固氮细菌有拜叶林克氏菌属、慢生根瘤菌、根瘤菌属和弗兰克氏菌属,硝化细菌有硝化杆菌属和亚硝化螺菌属,反硝化细菌有假单胞菌属、罗尔斯通菌属、伯克氏菌属、芽孢杆菌属和链霉菌属,氨化细菌有芽孢杆菌属和假单胞菌属;杨树人工林连作1代后,土壤中参与氮素循环细菌总数增加4.73%,土壤中氮素细菌的种类没有增减,固氮细菌的相对丰度增加53.44%,硝化细菌的相对丰度没有变化,反硝化细菌的相对丰度增加0.14%,氨化细菌的相对丰度增加1.33%;与Ⅱ代林相比,花生地土壤中的氮素细菌的种类没有增减,固氮细菌的相对丰度减少71.14%,硝化细菌、反硝化细菌和氨化细菌的相对丰度分别增加120%,15.63%和20.76%;轮荒地中的土壤氮素循环细菌缺少了硝化细菌,固氮细菌的相对丰度减少79.10%,反硝化细菌和氨化细菌的相对丰度分别增大17.39%和24.56%;杨树人工林连作1代后,土壤中的固氮细菌代谢活性增强,硝化细菌中的硝化杆菌属的代谢活性减弱,亚硝化螺菌属的代谢活性增强,氨化细菌代谢活性减弱;与Ⅱ代林相比,轮作花生地中仅有硝化细菌的代谢活性增加,其他3种氮素代谢功能菌的活性都降低;轮荒地中,所有的氮素循环细菌的代谢活性均比杨树Ⅱ代林地低。【结论】杨树人工林连作1代后,土壤中参与氮素循环的细菌总数增加,但代谢活性降低;轮作花生后,大多数氮素代谢细菌的数量增加,但仅有硝化细菌的代谢活性明显增强;轮作可以改善连作对杨树人工林地土壤硝化细菌生长繁殖和代谢活动的影响。

高矿化度灌溉水磁化处理对绒毛白蜡生理特性及生长的影响

【目的】研究磁化处理高矿化度灌溉水对耐盐植物绒毛白蜡光合生理特性的影响作用,进一步揭示磁化技术对促进植物生长;提高产量的生理机制,为农林生产中磁化技术应用、土壤盐渍代地区土壤改良和植被修复提供参考和依据【方法】模拟海水组分和比例配置梯度浓度灌溉用水(0,6,10 mg·L^(-1)),经过磁化处理后对1年生盆栽绒毛白蜡实生苗进行连续灌溉处理,研究灌溉水磁化处理对绒毛白蜡光合作用、叶绿素荧光动力学特征及生长和生物量积累的影响。利用叶绿素荧光分析仪和光合作用测定系统对处理植株在不同时期的荧光及光合参数进行测定分析,试验结束后测定树高和生物量,采用根系分析系统分析根系特征。【结果】1)两处理光合参数和叶绿素参数差异显著,非磁化处理光合活性中心较磁化处理受到更大的伤害,磁化水处理后植株净光合速率、实际光化学效率、最高光化学效率均显著高于对照;2)随着盐分浓度升高,植株生长量逐渐减少,根系生长势降低,磁化处理对植株生物量、树高与根系各形态特征指标均有一定的促进作用;3)基于本研究结果和磁化处理对水分子的影响,磁化水对绒毛白蜡的作用机理可能为液态水经磁化处理后,自由水分子增多,水分子进入植物体细胞后与叶绿素a形成更多氢键,从而使得植物叶绿素a内转化速率提高,光合能力进而得到提高,植株抗逆能力增强,最终促进植株生长。【结论】高度矿化灌溉水通过磁化处理后可以有效提高绒毛白蜡光合作用,促进其生长,从而减轻盐分对植株的伤害程度。

关于连作人工林衰退机理几个热点问题的探讨

工业人工林培育和健康经营事关我国木材战略安全。连作人工林衰退机理成为林业领域的热点问题。结合当前连作人工林衰退机理研究的发展趋势,从化感效应、养分循环、根系周转3个方面阐述了当前该领域研究的热点问题。通过构建连作人工林衰退机理概念模型,阐述了各生态因子的相互关联性,指出多因素的叠加效应将导致连作人工林生产力衰退,以期为今后此方面的研究提供思路。

基于宏基因组测序技术分析连作对杨树人工林土壤微生物群落的影响

为了了解连作人工林土壤微生物群落的演变动态,以Ⅰ代和连作Ⅱ代杨树人工林为研究对象,提取土壤微生物基因组DNA并进行宏基因组测序分析,结合土壤酚酸含量测定,分析阐明连作杨树人工林土壤微生物群落演变动态及其与土壤酚酸类化感物质累积的相关性。结果表明:杨树人工林土壤中共检测到细菌域微生物类群8个门63属,其中芽孢杆菌属(Bacillus)为优势菌群,Ⅰ代和连作Ⅱ代林之间土壤微生物群落多样性和均匀性没有显著变化。连作Ⅱ代林土壤中9属微生物丰度显著升高(P<0.05),7属微生物丰度显著下降(P<0.05),连作对杨树人工林土壤微生物群落组成和丰度有显著影响(P<0.05);参与DNA修复与蛋白重组,次生代谢物的合成、转运与代谢等代谢功能的基因丰度显著下降(P<0.05)。连作Ⅱ代林土壤酚酸总量显著升高(P<0.05),并与土壤微生物群落组成和丰度显著相关。