科尔沁沙地四种天然灌丛土壤养分及生物活性特征研究

论文摘要

为了探讨物种和空间位点对沙地土壤养分和生物活性的影响,选择科尔沁沙地西部地区4种灌丛群落为研究对象,研究了不同物种(东北木蓼、小叶锦鸡儿、小黄柳、差巴嘎蒿)、不同土层深度(0～10cm、10～20cm和20～30cm)和相对灌丛不同位置(根际、灌下和灌间)土壤有机质、全氮、全磷、有效氮、有效磷、有效钾含量,多酚氧化酶、硝酸还原酶、脱氢酶、磷酸单酯酶、蛋白酶、脲酶的活性和土壤微生物群落功能多样性等指标的变化特征。研究结果表明,不同物种及不同空间位点对土壤养分和生物活性有显著影响,大多数指标均是表层高于下层,根际>灌下>灌间,东北木蓼高于其它3个物种,小黄柳群落土壤脱氢酶活性高于其它3个物种；风沙土中养分之间有较密切的相关性,6种养分含量之间均有极显著的相关关系；不同物种对土壤酶活性的影响不同,东北木蓼群落中土壤硝酸还原酶、多酚氧化酶、磷酸单酯酶、脲酶、蛋白酶活性最高,小黄柳群落土壤脱氢酶活性最高。磷酸单酯酶、脱氢酶、脲酶、蛋白酶、硝酸还原酶之间有极显著的相关关系；多酚氧化酶与蛋白酶、硝酸还原酶、磷酸单酯酶和脲酶之间也有显著的相关关系,而与脱氢酶没有相关关系。小叶锦鸡儿灌丛的土壤微生物碳源代谢功能多样性最高,东北木蓼次之。4个灌丛土壤对Biolog ECO微平板上31种碳源的综合利用情况表现为：小叶锦鸡儿根际>东北木蓼根际>小叶锦鸡儿灌下>东北木蓼灌下>差巴嘎蒿灌下>小黄柳灌下>差巴嘎蒿根际>小黄柳灌间>小叶锦鸡儿灌间>小黄柳根际>差巴嘎蒿灌间>东北木蓼灌间。利用因子分析确定响该地区4种灌丛生长的主要因子为有机质、全氮、全磷、硝酸还原酶、磷酸单酯酶和脲酶。小叶锦鸡儿、东北木蓼、差巴嘎蒿和小黄柳灌丛4种原生植被具有典型的“肥岛”效应,在表层土壤更为明显。因此,在科尔沁沙地退化生态系统恢复重建过程中,应注意天然灌丛植被的恢复和保育,以便有效地富集土壤养分,为草本植物的自然恢复提供基本条件。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 荒漠化研究进展及理论基础
• 1.1.1 国内外荒漠化现状及研究进程
• 1.1.2 荒漠化的生态学原理
• 1.2 “肥岛”现象
• 1.3 土壤酶活性
• 1.3.1 土壤酶学的发展
• 1.3.2 土壤酶的来源
• 1.4 土壤微生物群落功能多样性
• 1.5 植物群落、土壤养分及生物活性相关关系研究进展
• 1.5.1 植物群落对土壤养分和生物活性的作用
• 1.5.2 土壤理化性质、土壤微生物和土壤酶活性的关系
• 1.6 本研究目的及意义
• 第2章 研究地区概况与研究方法
• 2.1 研究地区概况
• 2.1.1 科尔沁沙地自然环境特征
• 2.1.2 科尔沁沙地退化现状及主要原因
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 样地设置与样品采集
• 2.2.2 各指标的测定方法
• 2.2.3 数据处理方法
• 第3章 沙地土壤养分的空间异质性研究
• 3.1 不同空间位点对土壤养分的影响
• 3.1.1 土壤养分的三因素方差分析
• 3.1.2 相对灌丛位置对土壤养分的影响
• 3.1.3 物种对土壤养分的影响
• 3.1.4 土层对土壤养分的影响
• 3.2 土壤各养分之间的关系
• 3.2.1 土壤各养分间的相关性分析
• 第4章 沙地土壤生物活性的空间异质性研究
• 4.1 不同物种及不同空间位点对土壤生物活性的影响
• 4.1.1 土壤酶活性的三因素方差分析
• 4.1.2 物种对土壤酶活性的影响
• 4.1.3 土层对土壤酶活性的影响
• 4.1.4 相对灌丛位置对土壤酶活性的影响
• 4.1.5 土壤酶活性之间的相关性
• 4.2 不同物种及不同空间位点对土壤微生物群落功能多样性的影响
• 4.2.1 不同灌丛土壤微生物利用ECO板碳源的动力学分析
• 4.2.2 不同灌丛群落土壤微生物利用ECO板碳源的功能多样性指数分析
• 4.2.3 不同灌丛土壤微生物利用ECO板碳源的代谢功能主成分分析
• 第5章 沙地土壤养分与生物活性的关系
• 5.1 土壤养分和生物活性的关系
• 5.1.1 土壤养分与土壤酶的相关性
• 5.2 土壤理化及生物活性指标的因子分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢