放牧对陇东黄土高原天然草地土壤理化特性及微生物的影响

论文摘要

放牧是草地利用的主要方式之一,家畜通过采食、践踏和排泄粪便等3种主要形式影响草地,特别是草地的土壤状况。本论文于2004-2006年,以陕、甘、宁交界的甘肃省环县、陇东黄土高原不同放牧率的天然草地为对象,系统探讨了放牧对草地土壤物理与化学性质、土壤微生物群落构成及其数量和土壤微生物生物量的影响。主要研究结果如下:1、土壤粘粒、粉（砂）粒、细砂和粗砂的含量百分比在不同放牧率的轮牧分区显著不同。其中粘粒和粉（砂）粒的含量在不放牧的（0只羊/hm2）轮牧分区显著高于其他各放牧分区,而不同放牧率的轮牧分区间无显著差异。细砂的含量在5.3只羊/hm2轮牧分区最高,在0只羊/hm2的最低。粗砂的含量在8.70只羊/hm2的轮牧分区最高,在0只羊/hm2和2.7只羊/hm2的轮牧分区最低。一年中,土壤粘粒、粉（砂）粒、粗砂含量百分比均是9月最高,其在0-30cm土层内的垂直分布特征为粗砂在0-10cm的表层最高,而粘粒、粉（砂）粒、细砂等则是随土层加深而增加。2、连续两年7次对4个放牧强度轮牧分区取样测定土壤有机质和营养成分含量。结果表明,多数情况下,各处理间的有机质和全氮含量无显著差异,而全磷和铵态氮含量在0只羊/hm2的轮牧分区显著高于2.7只羊/hm2,硝态氮含量在8.7只羊/hm2的轮牧分区显著高于0只羊/hm2的轮牧分区;速效磷含量在2.7只羊/hm2或0只羊/hm2轮牧分区显著高于8.7只羊/hm2的处理。一年中,土壤有机质、全氮、硝态氮含量、pH值均表现为9月最高,全磷和速效磷在11月最高,铵态氮在5月或6月最高。在空间分布上,土壤有机质、全氮、全磷和硝态氮表现为随土层的加深而增加,而土壤铵态氮、速效磷和pH值则表现为随土层的加深而降低。3、各轮牧分区内土壤微生物数量中,以真菌最少,仅占微生物总数的0.10-1.29%,其次为放线菌,占微生物总数的17.37-59.63%,细菌数量最高,占微生物总数的40.27-82.23%。就不同放牧率而言,土壤微生物总数在放牧率为8.7只羊/hm2的轮牧分区最高,在5.3只羊/hm2的轮牧分区最低。土壤真菌数量则是在2.7只羊/hm2轮牧分区最高,其次为5.3只羊/hm2和8.7只羊/hm2,在0只羊/hm2的轮牧分区最低。细菌数量亦是在8.7只羊/hm2的轮牧分区最高,5.3只羊/hm2轮牧分区最低,0只羊/hm2和2.7只羊/hm2介于其间。放线菌数量在2.7只羊/hm2的轮牧分区最高,其次为5.3只羊/hm2和8.7只羊/hm2的轮牧分区,0只羊/hm2的轮牧分区最低。一年中,真菌和细菌数量的最高值均出现在9月,最低值在4月或11月;而放线菌的最高值在11月,最低值在4月或6月。在空间分布上,土壤真菌、细菌和放线菌表现为随土层的加深而显著降低。土壤真菌和细菌、真菌和放线菌、细菌和放线菌数量之间呈显著的正相关,相关系数分别为0.3362-0.4626、0.2087-0.4535和0.6434-0.6456。土壤真菌、细菌数量分别与土壤中铵态氮、硝态氮含量呈显著正相关（p＜0.05）,放线菌数量与土壤中全磷含量呈显著正相关（p＜0.05）,土壤pH值与细菌、放线菌数量均分别呈显著正相关（p＜0.05）。4、不同放牧强度下,0-10cm、10-20cm和20-30cm土层,土壤微生物量碳均是在8.7只羊/hm2的轮牧分区内最低,而微生物量氮在8.7只羊/hm2的轮牧分区内的最高,其他3个放牧率分区间微生物量碳和氮含量差异不显著。土壤微生物量磷在0只羊/hm2的轮牧分区内最低,其他3个放牧率分区间2.7只羊/hm2或5.3只羊/hm2的轮牧分区内的磷含量显著高于8.7只羊/hm2的分区。不同取样期,土壤微生物量碳和磷在9月份达到最高,微生物量氮在11月份最高。连续两年测定结果同时表明,放牧的累加效应十分明显。2005年各期各区的微生物量碳和氮明显低于2004年相同时期。土壤微生物量碳、氮和磷在空间分布上均表现为随土层的加深而显著降低,且含量在各层次间均差异显著（p＜0.05）。土壤微生物量碳和氮、氮和磷、碳和磷均呈显著正相关（p＜0.05）,相关系数分别为0.3649、0.2195和0.3390。回归方程式分别为y=0.036x+7.2752、y=0.0562x+5.5049和y=0.0064x+5.1656,决定系数分别为0.3649、0.2195和0.3390。土壤微生物量碳分别与粘粒、粉（砂）粒含量显著正相关（p＜0.05）,而与细砂含量显著负相关。微生物量氮与速效磷呈显著正相关。微生物量磷与土壤pH值显著正相关。根据上述结果,似可认为试验草地条件下,适宜放牧率为2.7-5.3只羊/hm2。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 前言
• 第二章 文献综述
• 2.1 放牧对草地土壤理化特性的影响
• 2.1.1 草地土壤物理性质
• 2.1.1.1 土壤容重
• 2.1.1.2 土壤渗透能力
• 2.1.2 草地土壤化学性质
• 2.1.2.1 土壤有机质
• 2.1.2.2 土壤氮素循环
• 2.1.2.3 全磷和速效磷
• 2.1.4 小结
• 2.2 放牧对草地土壤微生物区系及数量的影响
• 2.2.1 土壤微生物区系组成和数量
• 2.2.1.1 微生物区系
• 2.2.1.2 微生物数量
• 2.2.3 土壤微生物的垂直分布与季节性变化
• 2.2.3.1 微生物的垂直分布
• 2.2.3.2 微生物的季节变化
• 2.2.4 小结
• 2.3 放牧对草地土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响
• 2.3.1 土壤微生物量碳
• 2.3.2 放牧对土壤微生物量氮和磷的影响
• 2.3.3 土壤微生物量碳氮间的关系
• 2.3.4 小结
• 第三章 放牧条件下草地土壤理化特性的时空变化
• 3.1 前言
• 3.2 材料方法
• 3.2.1 试验地概况
• 3.2.2 放牧试验设计
• 3.2.3 土样的采集
• 3.2.4 土壤粒径的测定
• 3.2.5 土壤养分和pH的测定
• 3.2.6 数据统计与分析
• 3.3 结果
• 3.3.1 土壤粒径
• 3.3.1.1 粒径
• 3.3.1.2 粉（砂）粒
• 3.3.1.3 细砂
• 3.3.1.4 粗砂
• 3.3.2 土壤养分
• 3.3.2.1 有机质
• 3.3.2.2 全氮
• 3.3.2.3 全磷
• 3.3.2.4 铵态氮
• 3.3.2.5 硝态氮
• 3.3.2.6 速效磷
• 3.3.3 pH值
• 3.3.4 土壤粒径与土壤养分间的相关性
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 第四章 放牧对草地土壤微生物群落结构的影响
• 4.1 前言
• 4.2 材料方法
• 4.2.1 试验地概况
• 4.2.2 放牧试验设计
• 4.2.3 土样的采集
• 4.2.4 土壤微生物的分离
• 4.2.5 数据统计与分析
• 4.3 结果
• 4.3.1 土壤微生物数量
• 4.3.1.1 微生物总数量
• 4.3.1.2 土壤真菌数量
• 4.3.1.3 土壤细菌数量
• 4.3.1.4 土壤放线菌数量
• 4.3.1.5 各类微生物数量的比例
• 4.3.2 各层土壤微生物的季节动态
• 4.3.2.1 真菌的季节动态
• 4.3.2.2 细菌的季节动态
• 4.3.2.3 放线菌的季节动态
• 4.3.3 土壤真菌、细菌和放线菌数量之间的相关性
• 4.3.4 土壤微生物数量与土壤理化性质之间的关系
• 4.4 讨论
• 4.4.1 土壤微生物的数量和比例
• 4.4.2 土壤微生物数量对放牧的响应
• 4.4.3 土壤微生物数量的季节变化
• 4.4.4 土壤微生物数量的垂直分布
• 4.4.5 土壤微生物数量间及其与土壤理化性质的关系
• 4.5 小结
• 第五章 放牧对草地土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响
• 5.1 前言
• 5.2 材料与方法
• 5.2.1 试验区概况
• 5.2.2 放牧试验设计
• 5.2.3 土样的采集
• 5.2.4 土样的预培养
• 5.2.5 氯仿薰蒸处理
• 5.2.6 土壤微生物生物量碳的测定
• 5.2.7 土壤微生物量氮的测定
• 5.2.8 土壤微生物量磷的测定
• 5.2.9 数据统计与分析
• 5.3 结果
• 5.3.1 不同放牧强度下土壤微生物量碳的时空分布
• 5.3.2 不同放牧强度下土壤微生物量氮的时空分布
• 5.3.3 不同放牧强度下土壤微生物量磷的时空分布
• 5.3.4 土壤微生物量碳、氮、磷间的相关性
• 5.3.5 土壤微生物量与土壤理化性质的关系
• 5.4 讨论
• 5.4.1 土壤微生物量对放牧的响应
• 5.4.2 土壤微生物量的季节动态
• 5.4.3 土壤微生物量的空间变化
• 5.4.4 土壤微生物量与土壤理化性质的关系
• 5.5 小结
• 第六章 结论性讨论与建议
• 6.1 结论性讨论
• 6.2 今后研究的方向
• 参考文献
• 在学期间的研究成果
• 项目资助
• 致谢