蚯蚓对杨树人工林土壤酶活性及微生物群落结构的影响.pdf

摘 要 在全球变化的背景下，大型土壤动物对土壤肥力的提升、碳储量的积累及农林生产 力的增效都具有积极的调控作用。作为陆地生态系统中的分解者、消费者和调节者，蚯 蚓通过改变土壤理化特性、土壤微环境及微生物活动成为营养物质循环过程的重要驱动 者。本研究通过对东台杨树人工林土壤进行六种不同的实验处理 （CK:对照、T1:杨树凋 落叶表施、T2:杨树凋落叶混施、T3:接种蚯蚓、T4:杨树凋落叶表施+蚯蚓、T5:杨树凋落 叶混施+蚯蚓），对土壤基本性质、碳氮循环相关酶活性及微生物群落结构进行动态测定， 以探讨蚯蚓对土壤酶活性及微生物群落结构的影响。以期进一步了解蚯蚓活动对土壤碳 循环的微生物学作用机制，为杨树人工林土壤有机碳的积累提供更多的理论依据，以促 进杨树人工林土壤肥力的提升。研究结果表明： （1）盐城东台杨树人工林的蚯蚓多是表栖类生态群，主要活动范围在土壤0-10cm。 夏、秋季节的蚯蚓密度及蚓粪产量明显高于春、冬季节，且两者走向趋势相一致，均为7 2 2 2 月10 月4 月12 月，最小值分别为2.08ind/m ，6.13g/ m ，最大值分别为6.25ind/m ， 2 19.75g/ m 。林分中的蚯蚓数量及蚓粪产量均与土壤pH、碳氮比（C/N）比呈显著正相关， 而与土壤容重（BD）呈显著负相关，说明蚯蚓的发生与活动量与这些土壤性质密切相关。 （2）蚯蚓对土壤状况有一定的改善作用，可以显著降低土壤容重 （p0.05）及碱性 土壤pH 值。蚯蚓可以提高土壤中总碳 （TC）、总氮 （TN）及有机碳 （TOC）含量，且 在凋落物混施下接种蚯蚓的提升效果最为明显，增幅分别为16.26%、43.02%、19.29%。 凋落物施用方式和蚯蚓的交互作用对土壤BD、pH、TN、TOC 有明显影响；季节、凋落 物施用方式和蚯蚓三者的交互作用仅对土壤TN 有明显影响。 （3）土壤微生物量碳 （SMBC）、微生物量碳氮比 （SMBC/SMBN）显著受季节变 化的影响，而微生物量氮（SMBN）不易受季节性波动而发生变化。蚯蚓活动提高了SMBC、 SMBN 及SMBC/SMBN。在凋落物混施且接种蚯蚓的情况下SMBC、SMBN 最高，增幅 分别为36.56%、24.98%。但是凋落物施用方式和蚯蚓对微生物量没有强烈的交互作用。 （4）土壤蔗糖酶、脲酶及过氧化氢酶活性有较一致的季节变化规律：相比春冬季节， 夏秋酶活性较高。过氧化氢酶活性在夏季显著增强，其他三个季节变化不明显。 （5）蚯蚓的活动可以明显提升土壤蔗糖酶、脲酶以及纤维素酶活性，且在凋落物混 施的条件下酶活性最高，增幅分别为50.90%、66.64%、149.52%。蚯蚓会降低土壤过氧 化氢酶活性，且在凋落物混施的条件下酶活性降低的幅度最小，为2.72%。其中凋落物 施用方式和蚯蚓的交互作用对土壤蔗糖酶、脲酶及过氧化氢酶活性有显著影响，季节与 蚯蚓的交互作用和季节、凋落物与蚯蚓三者的交互作用对过氧化氢酶活性都有显著影响。 蚯蚓会极大地增加土壤酶指标，加速土壤生物化学进程。 （6）各处理下细菌群落多样性具体的顺序为T2T4CK T5T3T1；细菌群落丰 富度为T2T4CKT5T3T1；真菌群落多样性为T2T1T4T3T5CK；真菌群落丰 富度为T4T3T1T2T5CK。蚯蚓未提高土壤细菌群落的丰富度及多样性，也没有改 变土壤的优势细菌门，具体为变形菌门 （Proteobacteria）、放线菌门 （Actinobacteria）与 酸杆菌门 （Acidobacteria）。蚯蚓可显著提高真菌的多样性和丰富度，并且与凋落物的施 用方式密切相关，其中在表施凋落物下接种蚯蚓的效果最明显。真菌群落中的优势真菌 门为子囊菌门（Ascomycota）、担子菌门（Basidiomycoat）、被孢霉门（Mortierellomycota） 与Unclassified_k_Fungi。 （7）细菌群落功能共有24 类功能基因，显示出土壤细菌群落功能的丰富性。其涉 及的主要群落功能为转运、代谢及能量转化等，但各处理中的COG 功能在组成和占比均 无明显差异性。与细菌群落功能不同，土壤真菌群落功能的组成、占比在各处理中存在 较大差异。其中腐生真菌占比最大，表明土壤中的真菌多为腐生真菌，且绝大数腐生真 菌都没有解析完