毛竹是集经济、生态、社会效益于一体的优良竹种,许多阔叶林和杉木林改种毛竹,加上毛竹自然入侵周边森林形成了新的毛竹纯林,毛竹面积不断扩大(2013年面积已达443万公顷)。毛竹属喜氮植物,土壤氮素水平对毛竹生长至关重要,而氮素转化过程与土壤微生物密切相关。本研究应用变性梯度凝胶电泳(DGGE)和实时荧光定量PCR(Real-time PCR),结合土壤的基本理化性质以及土壤净氮矿化率和净硝化率,通过比较研究毛竹纯林和阔叶林之间、毛竹入侵阔叶林后形成的三种不同林分之间土壤氮素水平、氮素转化过程以及土壤氨氧化和固氮微生物的差异,旨在揭示毛竹发展过程中三者的关系及变化规律。分别在临安青山和安吉港口采集毛竹纯林和阔叶林表层(0~20 cm)和表下层(20~40 cm)土壤;分别在长兴煤山镇和临安天目山自然保护区,采集了3个毛竹入侵带的毛竹林、毛竹和阔叶混交林以及原阔叶林的表层(0~20 cm)土壤样品。结果如下:1.毛竹纯林和阔叶林对比:(1)土壤性质,临安阔叶林改种毛竹后两层土壤的pH、碱解氮和表层土壤的速效钾都显著增加(P<0.05),而有效磷则显著下降(P<0.05);安吉地区改种前后土壤理化性质变化较小,只有毛竹表层土壤的有效磷和表下层土壤的有机碳显著高于(P<0.05)对应的阔叶林;(2)土壤氮素过程,除表下层土壤的净硝化率外,同一土层毛竹林土壤的净氮矿化率和净硝化率显著高于(P<0.05)阔叶林;(3)土壤氨氧化微生物,临安和安吉2地土壤毛竹林的AOA丰度均高于阔叶,且安吉地区2种林分间存在有明显(P<0.05)差异;临安和安吉2地毛竹林土壤的AOB丰度高于阔叶,但只有临安表层土壤存在显著(P<0.05)差异;(4)土壤固氮细菌,2地土壤固氮细菌PCR-DGGE条带数及多样性指数H(Shannon-Wiener index H)为阔叶林大于毛竹林,而土壤固氮细菌nifH基因丰度则毛竹林反而高于阔叶林。基于PCR-DGGE条带信息的聚类分析和主成分分析(PCA)结果表明,毛竹林和阔叶林土壤固氮细菌群落结构存在明显(P<0.05)差异。2.毛竹入侵天然阔叶林:(1)土壤性质,随着毛竹入侵天然阔叶林,土壤pH从阔叶林、混交林到毛竹林依次升高;青龙山、石门洞土壤的有机碳、青龙山土壤的碱解氮和石门洞土壤的有效磷含量显著(P<0.05)增加,煤山镇土壤的有机碳、速效钾和石门洞土壤的速效钾含量显著(P<0.05)降低;(2)土壤氮素过程,同一入侵带毛竹林土壤的净氮矿化率和硝化率均为最高,毛竹林土壤净氮矿化率和净硝化率明显高于(P<0.05)其它两种林分土壤(石门洞土壤净硝化率除外);(3)土壤氨氧化微生物,随着毛竹逐渐入侵阔叶林,土壤氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)的基因丰度总体呈下降趋势;(4)土壤固氮细菌,煤山镇阔叶林土壤固氮细菌多样性(DGGE条带信息)最丰富,多样性指数显著(P<0.05)高于其他两种林分;而天目山的青龙山土壤固氮细菌多样性毛竹林最丰富,显著(P<0.05)高于混交林和阔叶林,石门洞土壤三种林分之间则没有显著差异;基于PCR-DGGE条带信息的聚类分析和主成分分析(PCA)结果表明,3个入侵带不同植被下土壤固氮菌群落结构都存在显著(P<0.05)差异。土壤固氮菌nifH基因的荧光定量PCR结果显示,煤山镇毛竹林土壤显著(P<0.05)大于阔叶林,石门洞和青龙山阔叶林土壤大于毛竹林。同样是毛竹入侵阔叶林,土壤固氮细菌多样性和固氮基因(nif H)丰度变化规律性不一致。