天然林到橡胶林转化和林下管理对土壤微生物群落的影响

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橡胶(Hevea brasiliensis)种植的迅速扩张是东南亚的山地大陆地区(MMSEA)土地利用变化的主要原因,而这一地区传统上并不是橡胶生长地区。东南亚热带森林被转化为单一橡胶种植可能对生态系统服务产生广泛的负面影响。尽管如此,我们对东南亚的山地地区这种土地利用的转化对土壤微生物群落的影响了解甚少。另外,使用除草剂控制林下植物增长是橡胶种植的常见做法,但这往往会增加土壤侵蚀的风险,这种风险是在坡地上更为明显。然而,目前关于林下植被损失对土壤质量的影响的研究也比较少。为了解决这些问题,我在中国西双版纳的一个山地地区进行了相关研究,该地区已经大量种植橡胶。本研究的主要目标是:(1)确定土壤微生物群落对天然林转化为橡胶种植园这一过程的响应方式,以及橡胶种植园成熟后这些响应方式如何变化,(2)确定森林转化为橡胶种植园后驱动土壤微生物群落的变化的主要环境因素(3)评估土壤微生物群落如何受林下管理实践的影响。  为了研究天然林到橡胶林转化过程中土壤微生物是如何响应的,我们选择了相互毗邻的天然林、年轻橡胶林和老橡胶林进行对比调查。使用磷脂脂肪酸分析(PLFA),我们发现从天然林转化为橡胶林后,所有功能组的微生物生物量显著降低。在干旱和潮湿季节测试了不同时间的橡胶种植园都是如何变化的。此外,我们还发现天然林、年轻橡胶种植园和老橡胶种植园之间的微生物群落组成有所不同。这些差异可以由土壤pH、总磷、土壤质地、土壤水分和土壤温度来解释。结果还表明,季节变化是森林和种植园土壤微生物群落组成的重要推动力。本研究中观察到的橡胶种植园土壤微生物生物量的损失和土壤微生物群落组成的变化突显了将森林转化为橡胶种植园的过程对土壤健康的潜在负面影响。  此外,我还调查了土壤微生物群落对林下管理实践的响应。在一年的过程中,比较了成熟橡胶种植园的两种林下处理方法:不使用除草剂以允许林下地再生管理方法和当前的做法及林下植被被完全去除的管理方法。在实验开始时和一年后,使用PLFA检测土壤微生物生物量和群落组成。此外,我们还测量和比较了整个雨季的乳胶产量。实验年比正常干旱(年降雨量为长期平均值的53%),林下再生长处理有助于保持较高的土壤水分。一年后,林下再生长处理也增加了非丛枝菌根真菌的相对丰度,以及真菌与细菌和土壤无脊椎动物的比例,此项结果表明土壤质量有显著改善。两种处理均显示所有微生物群体的生物量显着降低,这可能是干旱的后果。然而,AMF,非AMF和土壤无脊椎动物生物量的下降幅度明显低于目前的管理方式。分别下调23%,19%和16%。这些研究结果表明,林下再生长处理可能会增加土壤微生物群落对于干旱的抵御力。两种处理之间的胶乳生产没有显着差异。因此,本研究表明,林下恢复可能会增强单一橡胶种植园的生态系统可持续性,且不会对胶乳生产产生不利影响。  总体而言,由于天然林转化成为橡胶林以及其所造成的橡胶种植园的扩张可能会对土壤健康造成严重影响。因此,为了提高单一橡胶种植园的土壤质量和生态可持续性,林下再生长被证明是这个斜坡地区的一种合适的替代管理实践。此外,由于全球气候变化,该地区土壤干旱的风险预计会增加,林下植被可能有助于缓解单一橡胶种植园对土壤质量的不利影响。
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