黄土高原地区植被演替和土地管理对土壤养分、微生物活性和群落结构的影响

论文摘要

土地退化是土地持续性利用的主要威胁,土地退化降低植被的实际和潜在的覆盖度。土壤利用和植被覆盖对生态环境有重要的影响,改善土壤物理化学和微生物大小、活性和微生物群落结构有利于土地的持续性利用和退化土地的恢复。本文从恢复黄土高原退化地土壤肥力的角度出发,将农田和干扰较轻,从未开垦的原生植被作为对照,研究植被自然恢复过程中土壤物理化学和微生物大小、活性和微生物群落结构的变化以及植物物种变化和地上生物量变化与土壤养分和微生物大小、活性和微生物群落结构之间的关系;研究人工种植油松后随着植被次生演替土壤物理化学和微生物量的变化动态;同时分析了施用化肥对土壤养分和微生物大小的影响。主要研究结果如下: 1.耕地弃耕后随着植被的自然恢复演替,地上植物多样性和均匀度逐渐增大,第10年达到最大,随后有所降低,植物物种丰富度随着植被自然演替逐渐提高,而地上生物量在植被演替初期即3年弃耕地比较高,5年弃耕地有所降低,5年后又逐步提高。 2.耕地弃耕后,随着植被自然恢复演替,土壤表层有机碳(OC)、全氮(TN)、碳氮比、碳磷比、氮磷比、微生物碳氮(MBC,MBN),总FAME生物量、真菌生物量、真菌/细菌、放线菌和革兰氏阴性菌生物量逐渐提高,微生物代谢熵和MBC/OC和MBN/TN以及MBC/MBN都没有明显的变化趋势。相关性分析表明,土壤微生物碳氮、总FAME生物量与土壤有机碳、全氮含量之间互相之间具有显著的正相关性,说明土壤肥力和土壤微生物量之间具有紧密的联系,总FAME生物量和微生物碳氮是该研究地的土壤肥力的良好指标。三种类型土壤利用和植被覆盖相比,土壤表层的有机质和微生物碳氮含量、总FAME生物量、真菌生物量、真菌/细菌和革兰氏阴性菌生物量是农田的最低,原生植被的最大,而各弃耕地处于中间状态。结果表明耕地弃耕后植被自然恢复演替有利于土壤表层肥力的提高。 3.随着土壤深度的增加,除农田、3年弃耕地和面向东的原生植被外,各弃耕地和原生植被的土壤有机碳、全氮、微生物碳氮、MBC/OC、MBN/TN、总FAME生物量、革兰氏阴性菌生物量都逐渐降低,而微生物代谢熵、革兰氏阳性菌和放

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 植被恢复和土地利用管理对土壤有机质的影响
• 1.2.1 土壤有机质的概念和作用
• 1.2.2 植被恢复演替过程中土壤有机质的变化
• 1.2.3 土地管理措施对土壤有机质的影响
• 1.2.3.1 施肥对土壤有机质的影响
• 1.2.3.2 轮作对土壤有机质的影响
• 1.2.3.3 耕作对土壤有机质的影响
• 1.3 植被恢复和土地利用管理对土壤微生物的影响
• 1.3.1 土壤微生物量的概念和作用
• 1.3.1.1 土壤微生物碳（MBC）
• 1.3.1.2 土壤微生物氮（MBN）
• 1.3.2 不同的植被恢复对土壤微生物量的影响
• 1.3.3 植被恢复演替过程中土壤微生物量的变化
• 1.3.4 农业措施对土壤微生物量的影响
• 1.3.4.1 施用化肥对土壤微生物量的影响
• 1.3.4.2 有机肥对土壤微生物量的影响
• 1.3.4.3 种植体制对土壤微生物量的影响
• 1.3.5 土壤微生物活性
• 1.3.6 土壤微生物多样性
• 1.3.6.1 植被演替过程中土壤微生物多样性的变化
• 1.3.6.2 不同的土地利用和管理措施对微生物多样性的影响
• 1.3.6.3 施肥对土壤微生物群落结构和功能的影响。
• 1.3.6.4 耕作对土壤微生物群落结构的影响。
• 1.4 植被演替过程中地上植被和地下土壤微生物之间的关系
• 1.4.1 植被演替的概念和类型
• 1.4.2 植被演替过程中地上植物物种变化动态
• 1.4.3 植被演替过程中植物物种组成变化与土壤微生物群落之间的关系
• 1.5 本论文的研究内容、拟解决的关键问题
• 第二章 黄土高原弃耕地植被自然演替过程中植物群落结构和土壤物理化学微生物特性的变化动态
• 2.1 试验区的自然条件
• 2.2 试验方法
• 2.2.1 样地选择
• 2.2.2 测定
• 2.2.2.1 地上植被的测定
• 2.2.2.2 土壤物理化学特性的测定
• 2.2.2.3 土壤微生物量、活性和微生物群落结构的测定
• 2.2.2.4 数据分析
• 2.3 研究结果
• 2.3.1 弃耕地植被自然演替的地上植被的结果和分析
• 2.3.1.1 植被演替过程中植物群落结构和植被覆盖变化动态
• 2.3.1.2 弃耕地不同恢复阶段植物物种多样性
• 2.3.2 土壤pH值的变化
• 2.3.3 土壤有机碳和全氮的变化
• 2.3.4 土壤全磷的变化动态
• 2.3.5 土壤微生物碳氮的变化
• 2.3.6 土壤微生物的代谢熵的变化
• 2.3.7 植被演替时间与土壤有机碳、全氮、土壤微生物碳氮以及代谢熵之间的关系
• 2.3.8 用FAME分析方法分析土壤微生物群落的生物量和群落结构的变化
• 2.3.9 土壤物理化学微生物大小、活性和微生物群落组成之间的相关性
• 2.3.10 地上植物多样性、生产力变化和地下土壤物理化学微生物特性的关系
• 2.4 讨论
• 2.4.1 地上植被的变化动态
• 2.4.2 土壤有机碳和全氮的变化
• 2.4.3 土壤全磷的变化
• 2.4.4 土壤微生物碳氮的变化
• 2）的变化'>2.4.5 土壤微生物代谢熵（qCO₂）的变化
• 2.4.6 土壤微生物群落结构的变化
• 2.4.7 地上植被与土壤物理化学、微生物大小、活性和群落组成之间的关系
• 2.5 结论
• 第三章 轮作施肥对土壤物理化学特性和微生物量的影响
• 3.1 研究区自然地理概况
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 研究方法
• 3.2.2 取样和分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 土壤物理化学特性的变化
• 3.3.2 土壤微生物碳氮的变化
• 3.4 讨论
• 3.4.1 土壤物理化学特性的比较
• 3.4.2 土壤微生物特性的变化
• 3.4.3 土地管理对土壤肥力的影响
• 3.5 结论
• 第四章 子午岭人工油松林不同演替阶段土壤物理化学特性和微生物量的变化动态
• 4.1 研究区的概况
• 4.2 研究方法
• 4.3 结果
• 4.3.1 土壤物理性质的变化
• 4.3.2 土壤有机碳和全氮的变化
• 4.3.3 土壤全磷的变化
• 4.3.4 土壤微生物碳氮的变化
• 4.4 讨论
• 4.4.1 土壤有机碳和全氮的变化
• 4.4.2 土壤全磷的变化
• 4.4.3 土壤微生物碳氮的变化
• 4.5 结论
• 第五章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 在读博士期间发表的论文