應(yīng)用火樹(shù)植物栽培評(píng)價(jià)土壤微生物功能多樣性

應(yīng)用火樹(shù)植物栽培評(píng)價(jià)土壤微生物功能多樣性

外來(lái)植物的入侵改變了當(dāng)?shù)厣锒鄻有?，并造成了生態(tài)系統(tǒng)的破壞，對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、農(nóng)業(yè)、環(huán)境甚至人類生活和健康產(chǎn)生了重大影響。了解外來(lái)物種的入侵機(jī)制對(duì)森林和農(nóng)業(yè)有重要影響。土壤微生物是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分,能夠影響土壤系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)及能量流動(dòng),是衡量土壤肥力、質(zhì)量和健康程度的重要指標(biāo)火炬樹(shù)(Biolog-ECO平板技術(shù)廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)不同植物根際與非根際土壤1材料和方法1.1試驗(yàn)材料火炬樹(shù)鮮根于2017年8月在吉林農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)挖取,波斯菊(1.2測(cè)試方法1.2.1種子水浸液的制備選擇大小一致,籽粒飽滿,無(wú)病蟲(chóng)害的波斯菊種子,用0.1%的高錳酸鉀溶液消毒處理10min,水分瀝干后播種于營(yíng)養(yǎng)缽中,營(yíng)養(yǎng)缽裝有配置好的混合基質(zhì)V(珍珠巖)∶V(草炭)∶V(園土)=1∶3∶6,每個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽中均勻播種20粒波斯菊種子(播種3d后,將每個(gè)營(yíng)養(yǎng)缽中的波斯菊植株定植為5棵),每天16:00分別加入不同濃度的火炬樹(shù)根水浸提液20mL,每個(gè)處理3次重復(fù);置于溫室栽培,測(cè)量植物莖粗、株高、根長(zhǎng)、地上鮮質(zhì)量和地下鮮質(zhì)量。1.2.2小段的評(píng)分選擇粗細(xì)一致的火炬樹(shù)鮮根,清水沖洗干凈,瀝干水分,剪成2～3cm的小段;稱取質(zhì)量為1kg的樹(shù)根放入容器中,加入2500mL的蒸餾水,置于陰涼處,25℃密封保存浸泡48h(每隔12h翻動(dòng)攪拌一次),得到濃度為0.4g·mL1.2.3盆內(nèi)植物及落葉環(huán)境試驗(yàn)處理結(jié)束后,收集波斯菊根部1～20cm的土壤(去除表層1～2cm含有盆內(nèi)植物及落葉等雜質(zhì)的土壤),采用四分法,過(guò)2mm篩,稱取2份,每份200g,一份置于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自然風(fēng)干,過(guò)1mm和0.25mm篩后密封保存,用于測(cè)定土壤理化指標(biāo);另一份置于-20℃冰箱內(nèi),用于測(cè)定土壤微生物功能多樣性。1.3項(xiàng)目測(cè)量1.3.1土壤ph的測(cè)定土壤含水量(moisturecontent,MC)采用烘干法測(cè)定;土壤電導(dǎo)率(electricalconductivity,EC)用雷磁電導(dǎo)儀測(cè)定;土壤pH用雷磁pH計(jì)測(cè)定;土壤有機(jī)碳含量(organiccarbon,OC)采用重鉻酸鉀法測(cè)定;土壤總氮含量(totalnitrogen,TN)采用凱氏定氮法測(cè)定1.3.2溫度對(duì)土壤樣品的影響B(tài)iolog-ECO平板試驗(yàn):稱取過(guò)2mm篩的土壤樣品10g,放入經(jīng)過(guò)高溫滅菌后的150mL錐形瓶中,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為85%的無(wú)菌NaCl溶液90mL,封口,放入搖床中轉(zhuǎn)速為180r·min1.4冗余分析的結(jié)果采用MicrosoftExcel2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分類處理與繪圖;SPSS21.0軟件對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行單因素方差分析(One-wayANOVA);Duncan法檢驗(yàn)分析樣本間的差異顯著性;CanocoforWindows4.5軟件進(jìn)行冗余分析(RDA)。微孔板的顏色變化采用單孔顏色平均變化率(averagewellcolordevelopment,AWCD)來(lái)表示,小于0.06的值按0處理,單孔顏色平均變化率=∑(C式中:C選擇培養(yǎng)180h的數(shù)據(jù)用于計(jì)算土壤微生物碳源利用及群落功能多樣性,計(jì)算公式如下:Shannon-Wiener指數(shù)(H)=-∑(Pi·lnPi);Gini多樣性指數(shù)(D)=1-∑Pi式中:Pi=(C2結(jié)果與分析2.1波斯菊的生長(zhǎng)指標(biāo)如表1所示,不同處理對(duì)波斯菊的生長(zhǎng)指標(biāo)影響有顯著差異(2.2土壤的物理和化學(xué)性質(zhì)不同處理對(duì)波斯菊土壤含水量影響沒(méi)有顯著差異(2.3不同培養(yǎng)時(shí)間的土壤微生物碳源利用率AWCD隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng)而逐漸上升,在180h達(dá)到最大值后曲線趨于平緩,且TB>TA>TC>CK>TD。培養(yǎng)時(shí)間在0～24h時(shí),AWCD沒(méi)有顯著變化,說(shuō)明培養(yǎng)初期土壤微生物碳源利用率較低;隨著培養(yǎng)時(shí)間的增長(zhǎng),各處理AWCD開(kāi)始發(fā)生明顯變化,24～96h時(shí),與CK相比,各處理均增長(zhǎng)速度較快,其中TA最快,說(shuō)明濃度為0.1g·mL2.4土壤微生物對(duì)六種碳源的利用如圖2所示,不同處理下,波斯菊土壤微生物對(duì)6類碳源的利用差異顯著(2.5微生物多樣性指數(shù)根據(jù)180h的AWCD值計(jì)算土壤微生物群落多樣性指數(shù)(圖3)。Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、Pielou均勻度指數(shù)均存在顯著差異(2.6土壤微生物碳源利用的關(guān)系RDA分析表明火炬樹(shù)根水浸提液處理后波斯菊土壤理化性質(zhì)與180h土壤微生物各碳源利用間的關(guān)系(圖4)。第一軸與第二軸的特征值分別為0.409和0.206,物種-環(huán)境在第一軸和第二軸的相關(guān)性為0.974和0.960。不同處理下前2軸的解釋量達(dá)到61.5%,總氮(TN,3土壤微生物對(duì)6類碳源利用的影響植物化感作用效應(yīng)的強(qiáng)弱受浸提液濃度和受體植物的不同而出現(xiàn)差異。該試驗(yàn)表明,高濃度浸提液(0.4g·mL土壤理化性質(zhì)的不同,導(dǎo)致土壤微生物生長(zhǎng)環(huán)境及獲取的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)不同,土壤中適宜生長(zhǎng)的微生物群落也就不同AWCD反應(yīng)了土壤微生物對(duì)單一碳源利用能力及代謝活性,其值越大表明土壤中微生物的代謝活性越高不同濃度的火炬樹(shù)根水浸提液處理下,波斯菊土壤微生物對(duì)6類碳源的利用不同。該試驗(yàn)結(jié)果表明,不同濃度的根水浸提液均抑制了土壤微生物對(duì)氨基酸類及多聚類物質(zhì)的利用,促進(jìn)了對(duì)胺類碳源的利用。這與魯順寶等多樣性指數(shù)可以用來(lái)評(píng)價(jià)不同土壤的微生物群落多樣性,而土壤微生物的多樣性能夠代表微生物群落的穩(wěn)定性,并且可以反映土壤生態(tài)對(duì)土壤微生物群落的影響冗余分析表明,影響波斯菊土壤微生物碳源利用的主要因素是總氮和有機(jī)碳,且與土壤微生物碳源的利用呈正相關(guān),低濃度促進(jìn)了土壤微生物對(duì)碳源的利用,反之高濃度抑制。這與侯玉平等火炬樹(shù)根水浸提液通過(guò)影響土壤理化性質(zhì)及土壤微生物功能多樣性,進(jìn)而影響波斯菊的生長(zhǎng),且高濃度抑制了波斯菊的生長(zhǎng)。AWCD值在培養(yǎng)時(shí)間180h時(shí)達(dá)到最大值并趨于穩(wěn)定,且高濃度的火炬樹(shù)根水浸提液降低了波斯菊土壤微生物的AWCD值;不同濃度火炬樹(shù)根水浸提液處理下,均促進(jìn)了土壤微生物對(duì)胺類物質(zhì)