宁南山区人工植被恢复对土壤微生物和线虫群落的影响.pdf

摘要 摘要 黄土高原是我国水土流失最严重、生态环境最脆弱的地区之一，人工植被恢复作 为黄土高原植被建设的重要措施，对该地区生态环境改善起到了重要的作用。微生物 和线虫占据着土壤食物网的关键位置，对有机质分解、养分循环等生态过程具有重要 影响，并能较好的指示土壤生态系统恢复状况。本研究选取黄土高原半干旱丘陵区— 宁南山区不同人工植被类型（苜蓿人工草地、柠条人工林地和果园）以及不同种植年限 苜蓿人工草地（1、2 、6、12 年）和柠条人工灌木林（4 、14、24 、34 年）下的土壤作 为研究对象，对微生物和线虫群落组成、结构和多样性特征进行调查，探索人工植被恢 复过程中土壤微生物与线虫群落的演变规律、相互关系及其影响因素。研究结果表明： （1）与农田相比，三种人工植被均显著提高土壤真菌与线虫丰度，具体表现为人 工林地人工草地果园。柠条人工林地和苜蓿人工草地显著降低植食性线虫比例，并 提高了线虫群落成熟度指数和结构指数，对土壤微生物和线虫群落的丰度和组成结构 具有明显的改善作用。相比苜蓿人工草地，柠条灌木林的影响更为显著，其微生物和线 虫群落也更接近于天然草地。RDA 分析结果表明，土壤有机碳、全氮是影响土壤微生 物和线虫群落的主要因子。真菌和线虫丰度具有显著正相关关系，而细菌优势菌群和 多样性显著影响线虫群落的营养类群组成、成熟度和有机质分解途径。 （2 ）在紫花苜蓿人工草地植被恢复过程中，种植苜蓿后土壤细菌丰度及多样性较 农田显著提升。随着种植年限的增加，苜蓿草地土壤细菌群落的Chao1、ACE 和Shannon 多样性指数逐渐增加，并在第 6 年时达到最高而后下降，线虫丰度也表现出相同的变 化趋势。食细菌线虫和植食性线虫比例随着苜蓿草地种植年限的增加呈上升趋势，而 食真菌线虫和杂食/捕食线虫比例则不断下降。区系分析结果表明，种植苜蓿显著提高 土壤食物网结构化程度，且在种植第6 年时，土壤食物网结构最为成熟稳定。然而，该 时期根系生物量的迅速增加导致植食线虫比例上升，线虫多样性指数显著下降，这可 能是造成苜蓿生长后期土壤养分富集状况变差、人工草地开始退化的重要原因。RDA 分析结果表明，土壤速效磷和根系生物量是影响土壤微生物和线虫群落的主要因子。 细菌群落组成与多样性显著影响线虫群落营养类群组成、多样性、成熟度和有机质分 解途径，而真菌多样性与食真菌线虫比例显著正相关。 （3 ）在柠条人工灌木林植被恢复过程中，土壤细菌OTU 丰富度、Chao1 和ACE 指数以及线虫丰度均在柠条林种植初期有所下降，随后不断升高且在第14 年时达到最 高，而后下降。在种植柠条初期，食细菌线虫比例较高。随着种植年限的增加，杂食/ 捕食性线虫比例不断升高，到第 14 年时达到最高值，此时线虫群落结构指数和成熟度 I 西北农林科技大学硕士学位论文 指数也最高，然而在种植后第24 年时，根系生物量的增加导致该时期植食线虫比例和 植物寄生线虫指数显著上升，杂食/捕食性线虫比例和成熟度指数下降，土壤食物网稳 定性受到严重干扰。RDA 分析结果表明，土壤有机碳是影响微生物和线虫群落组成的 主要因子，而其含量通常与植物多样性和生物量密切相关。相关分析结果表明，细菌丰 度、多样性与线虫群落优势度指数显著负相关，而真菌丰度则与线虫丰度显著正相关， 与食细菌线虫比例和瓦斯乐卡指数负相关。 （4 ）不同类型和恢复年限的人工植被，其植物群落组成和生长状况的差异通过影 响土壤微生物和线虫的食物资源状况，引起其群落组成产生变化。随着人工林草植被 进入生长盛期，其根系生物量的迅速增加和植物多样性的显著降低会导致植食线虫比 例大幅度增加，并进一步对土壤生物多样性、食物网功能和稳定性产生负面影响，这可 能是导致植被退化的重要原因。因此，采取合理措施抑制植食性线虫对人工植被恢复 具有重要的意义。 关键词：人工植被恢复；微生物群落；线虫群落；多样性指数；土壤食物网 II 目录 目 录