毛竹入侵森林对固氮微生物群落结构和丰度的影响

[目的]毛竹入侵能够对生态系统的各个方面产生影响,包括森林生态系统氮循环.生物固氮是森林生态系统氮循环的重要一环,研究毛竹入侵过程中土壤固氮微生物的变化,可为毛竹入侵对生态功能影响的评价提供理论依据.[方法]选取天目山自然保护区的三个毛竹入侵带(青龙山、石门洞和进山门),分别在三个入侵带中沿毛竹入侵方向采集毛竹纯林、毛竹与原林混交林以及原林地的表层土壤,分析pH、有机碳、碱解氮、有效磷和速效钾等土壤化学性质,应用基于nifH功能基因的末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)和荧光定量PCR (qPCR)技术,分析土壤固氮微生物群落结构和丰度的变化.[结果]毛竹入侵后土壤化学性质呈现三种不同情况,在三个入侵带中总体上升的有pH、有机碳、碱解氮、有效磷,下降的为速效钾,而硝态氮的变化均不显著,总体上,土壤养分含量在毛竹入侵后有所上升.土壤固氮微生物的丰度随毛竹入侵过程降低,其中进山门入侵带的变化显著(P＜0.05).土壤固氮微生物T-RFLP的结果显示,48 bp在三个入侵带中均为优势片段;不同的T-RFs在毛竹入侵过程中变化各异,有的片段在毛竹入侵后消失,有的片段在毛竹入侵后出现,有的片段变化不显著.土壤固氮微生物群落的Shannon指数和均匀度指数随毛竹入侵降低,Simpson指数相反,这些指标只在石门洞入侵带的不同林分之间存在显著差异(P＜0.05);多响应置换过程分析(MRPP)显示,石门洞和进山门入侵带毛竹入侵前后土壤固氮微生物群落结构有显著变化(P＜0.05);冗余分析(RDA)结果表明,土壤性质对固氮微生物群落变化的解释率普遍较低(低于30％),三个入侵带显著影响土壤固氮微生物群落变化的土壤化学性质各不相同,并且三个入侵带的样点在RDA坐标图中分布格局并不统一.[结论]即使同一自然保护区的三个毛竹入侵带,土壤固氮微生物群落随着入侵过程的变化并不一致,母岩和原有植被产生的综合作用导致土壤固氮微生物群落发生变化,但需结合更多的因素进行进一步地探讨.