黃土高原地區(qū)植被演替和土地管理對(duì)土壤養(yǎng)分、微生物活性和群落結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、土地退化是土地持續(xù)性利用的主要威脅，土地退化降低植被的實(shí)際和潛在的覆蓋度。土壤利用和植被覆蓋對(duì)生態(tài)環(huán)境有重要的影響，改善土壤物理化學(xué)和微生物大小、活性和微生物群落結(jié)構(gòu)有利于土地的持續(xù)性利用和退化土地的恢復(fù)。本文從恢復(fù)黃土高原退化地土壤肥力的角度出發(fā)，將農(nóng)田和干擾較輕，從未開墾的原生植被作為對(duì)照，研究植被自然恢復(fù)過程中土壤物理化學(xué)和微生物大小、活性和微生物群落結(jié)構(gòu)的變化以及植物物種變化和地上生物量變化與土壤養(yǎng)分和微生物大小、活性和微生物群

2、落結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系；研究人工種植油松后隨著植被次生演替土壤物理化學(xué)和微生物量的變化動(dòng)態(tài)；同時(shí)分析了施用化肥對(duì)土壤養(yǎng)分和微生物大小的影響。主要研究結(jié)果如下： 1.耕地棄耕后隨著植被的自然恢復(fù)演替，地上植物多樣性和均勻度逐漸增大，第10年達(dá)到最大，隨后有所降低，植物物種豐富度隨著植被自然演替逐漸提高，而地上生物量在植被演替初期即3年棄耕地比較高，5年棄耕地有所降低，5年后又逐步提高。 2.耕地棄耕后，隨著植被自然恢復(fù)演替，土壤

3、表層有機(jī)碳(OC)、全氮(TN)、碳氮比、碳磷比、氮磷比、微生物碳氮(MBC，MBN)，總FAME生物量、真菌生物量、真菌/細(xì)菌、放線菌和革蘭氏陰性菌生物量逐漸提高，微生物代謝熵和MBC/OC和MBN/TN以及MBC/MBN都沒有明顯的變化趨勢(shì)。相關(guān)性分析表明，土壤微生物碳氮、總FAME生物量與土壤有機(jī)碳、全氮含量之間互相之間具有顯著的正相關(guān)性，說明土壤肥力和土壤微生物量之間具有緊密的聯(lián)系，總FAME生物量和微生物碳氮是該研究地的土壤肥

4、力的良好指標(biāo)。三種類型土壤利用和植被覆蓋相比，土壤表層的有機(jī)質(zhì)和微生物碳氮含量、總FAME生物量、真菌生物量、真菌/細(xì)菌和革蘭氏陰性菌生物量是農(nóng)田的最低，原生植被的最大，而各棄耕地處于中間狀態(tài)。結(jié)果表明耕地棄耕后植被自然恢復(fù)演替有利于土壤表層肥力的提高。 3.隨著土壤深度的增加，除農(nóng)田、3年棄耕地和面向東的原生植被外，各棄耕地和原生植被的土壤有機(jī)碳、全氮、微生物碳氮、MBC/OC、MBN/TN、總FAME生物量、革蘭氏陰性菌生物

5、量都逐漸降低，而微生物代謝熵、革蘭氏陽性菌和放線菌生物量逐漸增大。結(jié)果意味著隨著土壤深度增加，微生物逐步受到碳源的限制。 4.耕地棄耕后植被自然演替過程中，地上植物多樣性指數(shù)和植物物種豐富度指數(shù)與土壤碳氮比、真菌生物量、真菌/細(xì)菌生物量比值之間具有顯著的正相關(guān)性；地上生物量與土壤有機(jī)碳、全氮、碳氮比、真菌生物量和總FAME生物量之間具有顯著的正相關(guān)性，與微生物代謝熵之間具有顯著的負(fù)相關(guān)性，而與微生物碳氮之間沒有顯著的相關(guān)性。這說

6、明地上生物量的變化影響土壤微生物量的活性部分和微生物活性，而對(duì)土壤微生物碳氮量沒有顯著的影響；隨著地上植被多樣性增大，土壤碳氮比提高；隨著植被演替，微生物群落組成大小發(fā)生變化，真菌逐步成為微生物群落的優(yōu)勢(shì)種。 5.為了試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，施肥和對(duì)照地的都采用小麥-馬鈴薯輪作。結(jié)果表明施肥地的土壤0-20cm土層pH小于對(duì)照。施肥地的0-20cm土層有機(jī)碳和全氮顯著大于對(duì)照，土壤全磷含量是對(duì)照大于施肥地；施肥地的微生物碳氮，MBC/

7、OC以及MBN/TN比值都大于對(duì)照。只有MBC/MBN比值是對(duì)照大于施肥地，由此說明施用化肥能夠維持土壤肥力。 6.隨著次生林的演替，土壤0-20cm土層有機(jī)碳、全氮、微生物碳氮快速提高，17年林地達(dá)到最大，隨后逐漸降低，趨于穩(wěn)定，意味著土壤有機(jī)碳、全氮、微生物碳氮的積累主要發(fā)生在次生林演替的前期階段(1-17年)。土壤微生物量與有機(jī)碳和全氮之間具有顯著正相關(guān)性，而且MBC/OC即微生物熵不僅與微生物碳和有機(jī)碳顯著相關(guān)，而且與次