云南哀牢山土壤线虫对植物群落改变及地上/地下资源输入的响应

论文摘要

从上世纪到现在,土地利用的程度和土地覆被变化的速度都相当惊人,导致地球上局部地区植被发生很大改变,这对土壤生物会产生深刻的影响,反过来土壤生物的改变又会影响土壤的功能以及植物的生长。然而,目前对植物群落改变如何影响土壤生物的认识还很不充分。线虫是土壤中的优势动物类群,与植物、微生物和其它土壤动物关系密切,在陆地生态系统过程中扮演着重要的角色,是研究植物群落影响土壤生物的理想指示生物。云南哀牢山分布着大面积的亚热带典型常绿阔叶林,上世纪50年代以来,由于砍伐、烧垦等一系列人为干扰,部分常绿阔叶林被次生林和灌草丛等替代。本论文研究了云南哀牢山人为干扰条件下和植物群落自然演替过程中植物群落变化对土壤线虫群落的影响,并通过去凋、环割和切根三种方法分别控制植物的地上地下资源输入,从植物生理机制的角度分析植物对土壤线虫群落的影响机制。此外,本论文报道了哀牢山地区4个土壤自由生活线虫新种。主要结果如下:(1)为了解亚热带常绿阔叶林经人为干扰退化后在植物群落自然恢复过程中土壤生物的响应,本研究比较了哀牢山植物群落次生演替系列中灌草丛、次生林和原生林三个不同阶段的土壤线虫多样性。土壤线虫密度在这三种植物群落类型间没有显著差异。线虫多样性指数、植物寄生线虫成熟指数、植食性线虫以及食细菌线虫相对多度在三种植物群落类型间差异显著,灌草丛中线虫多样性和食细菌线虫相对多度最低,而植物寄生线虫成熟指数值最大,植食性线虫相对多度最高。灌草丛中的土壤线虫属数、线虫总成熟指数、营养多样性指数和食真菌线虫相对多度均显著低于次生林和原生林,但在次生林和原生林之间没有显著差异。土壤线虫群落结构在灌草丛和原生林之间差异最大,在次生林和原生林之间差异最小。土壤颗粒度、pH值、有机质和全氮含量在灌草丛和原生林之间存在显著差异,但所有土壤理化指标在次生林和原生林之间无显著差异。这些结果表明,灌草丛演替至次生林阶段时,土壤理化性质已基本得到恢复,土壤线虫群落虽然也有一定程度的恢复,但和原生林相比还有一定差距。(2)为了解在土地利用改变植物群落的过程中,不同的初始植物群落类型是否对土壤生物具有后续影响,本研究比较了由草地到茶园(GT)和由灌丛到茶园(ST)这两个植物群落更替系列上初始植物群落、3年茶园和7年茶园中的线虫群落,分析草地和灌丛两种初始植物群落类型对茶园土壤线虫群落的影响。研究发现,GT系列各植物群落类型中的土壤线虫密度、属数、多样性、食细菌和食真菌线虫相对多度都高于ST系列中的相应植物群落类型,而土壤线虫总成熟指数和线虫通路比值均低于ST系列中的相应植物群落类型。比较两个系列中的同期植物群落类型,发现草地和灌丛之间土壤理化性质差异最大,但是线虫的群落结构在两个3年茶园间差异最大。这些结果表明,如果初始植物群落不同,在改种相同植物后尽管土壤理化性质的差异会逐渐缩小,但土壤线虫群落的差异仍然存在,甚至在一定时间内还可能加大,不过随着时间的推移土壤线虫群落的差异最终也会逐渐缩小。(3)为了解植物光合产物通过根系实现的地下资源输入对土壤生物的影响,本研究通过大规模的环割实验切断植物向地下运输光合作用产物的通道,研究了环割前后土壤微生物生物量、土壤线虫密度和多样性的变化。环割处理显著降低了腐殖质层的土壤线虫总密度和食真菌线虫密度,表明环割通过阻止植物光合产物输入地下会对土壤线虫产生一定影响。环割对各土层中的食细菌线虫、植食性线虫和杂食与捕食性线虫密度无显著影响,这说明不同营养类群对环割的响应存在差异。(4)为了解植物根系对土壤生物的影响,本研究通过切根处理阻断植物根系和土壤之间的联系以阻止植物根系从土壤中吸收养分以及向土壤中释放碳水化合物,研究切根处理后土壤微生物生物量、土壤线虫密度和多样性的变化。切根处理对腐殖质层和矿质土层的细菌和真菌生物量、线虫总密度和多样性、植食性线虫、食细菌线虫和捕食与杂食性线虫的密度均没有显著影响。切根处理降低了各土层中食真菌线虫的密度和多样性,导致土壤线虫通路比值上升。这些结果表明,通过切根处理阻断植物根系与土壤间的联系主要对食真菌线虫产生一定影响,并降低土壤中真菌分解途径的重要性。(5)为了解植物地上部分凋落物对土壤生物的影响,本研究通过凋落物去除实验,研究植物地上部分凋落物对土壤微生物生物量、土壤线虫密度和多样性的影响。去除凋落物处理显著增加了哀牢山常绿阔叶林土壤中捕食与杂食性线虫多样性,但对土壤线虫总密度及其它线虫营养类群的密度和多样性都没有显著影响。这表明,哀牢山常绿阔叶林生态系统中植物地上部分资源输入可能对土壤线虫影响较小。(6)发现哀牢山土壤自由生活线虫新种4个,分别是东方垫咽线虫Tylencholaimus orientalis sp.n.,中华垫咽线虫Tylencholaimus sinensis sp.n.,中华原细齿线虫Proleptonchus sinensis sp.n.,高山拟矛线虫Dorylaimoides alpinus sp.n.

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1 植物群落改变对土壤生物的影响
• 1.1 人为干扰下植物群落改变对土壤生物的影响
• 1.2 植物群落演替对土壤生物的影响
• 2 植物影响土壤生物的生理机制:地上与地下资源输入
• 2.1 植物通过根系的地下资源输入对土壤生物的影响
• 2.2 植物的地上部分凋落物对土壤生物的影响
• 3 线虫作为研究植物群落影响土壤生物的理想指示生物
• 3.1 线虫作为指示生物的优势
• 3.2 线虫作为指示生物常用的指数和方法
• 3.3 植物影响土壤线虫群落的机制
• 4 本研究的立项依据和研究目的
• 第二章 植物群落次生演替过程中土壤线虫群落的变化
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 研究地点
• 2.2 取样方法
• 2.3 土壤理化分析
• 2.4 线虫分离、计数和鉴定
• 2.5 数据分析
• 3 结果
• 3.1 土壤理化性质
• 3.2 土壤线虫密度、组成与多样性
• 3.3 土壤线虫群落结构相似性
• 3.4 土壤线虫营养类群
• 4 讨论
• 4.1 植物群落次生演替过程中土壤线虫多样性与群落结构的变化
• 4.2 土壤线虫各营养类群对植物群落演替的响应
• 第三章 初始植物群落类型对茶园土壤线虫群落的后续影响
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 研究地点及采样方案
• 2.2 样品采集和处理
• 2.3 数据分析
• 3 结果
• 3.1 土壤理化性质
• 3.2 土壤线虫组成、密度与多样性
• 3.3 土壤线虫营养类群
• 4 讨论
• 4.1 不同植物群落间土壤线虫组成、密度和多样性的比较
• 4.2 不同植物群落间土壤线虫群落结构的差异
• 4.3 土壤线虫各营养类群对植物群落更改的响应
• 第四章 植物光合产物的地下输入对土壤线虫群落的影响:环割实验
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 研究地点
• 2.2 环割处理
• 2.3 样品处理
• 2.4 数据统计分析
• 3 结果
• 3.1 土壤温度和含水量
• 3.2 土壤真菌和细菌生物量
• 3.3 土壤线虫群落
• 4 讨论
• 4.1 环割对土壤微生物和线虫各营养类群的影响
• 4.2 环割对土壤线虫总密度的影响
• 第五章 植物根系对土壤线虫群落的影响:切根实验
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 研究地点
• 2.2 切根处理
• 2.3 样品处理
• 2.4 数据统计分析
• 3 结果
• 3.1 土壤温度和含水量
• 3.2 土壤真菌和细菌生物量
• 3.3 土壤线虫密度与多样性
• 3.4 土壤线虫各营养类群密度、多样性与通路比值
• 4 讨论
• 4.1 切根对土壤微生物和线虫各营养类群的影响
• 4.2 切根处理效应在不同土层间的差异
• 第六章 植物地上部分凋落物对土壤线虫群落的影响:凋落物去除实验
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 研究地点
• 2.2 凋落物去除处理
• 2.3 样品处理
• 2.4 数据统计分析
• 3 结果
• 3.1 土壤温度和含水量
• 3.2 土壤真菌和细菌生物量
• 3.3 土壤线虫密度、多样性和通路比值
• 3.4 土壤线虫各营养类群密度及多样性
• 4 讨论
• 4.1 去除凋落物对土壤线虫群落的影响
• 4.2 非生物因素对土壤线虫群落的影响
• 第七章 云南哀牢山土壤线虫的新种
• 1 前言
• 2 材料与方法
• 2.1 研究地点
• 2.2 线虫的分离、杀死和固定
• 2.3 线虫玻片制作
• 2.4 测量符号代表含义
• 3 东方垫咽线虫Tylencholaimus orientalis sp.n
• 4 中华垫咽线虫Tylencholaimus sinensis sp.n
• 5 中华原细齿线虫Proleptonchus sinensis sp.n
• 6 高山拟矛线虫DorylaimoMes alpinus sp.n
• 第八章 结语
• 1 主要结论
• 2 展望
• 参考文献
• 附录Ⅰ:在读期间发表和投稿的与本博士学位论文相关的论文
• 致谢