黄前水库集水区水源保护林地土壤生物化学特征

论文摘要

本文以城市水源集水区-泰安市黄前流域内水源保护林植被为研究背景,以6种典型森林植被类型-阴坡与阳坡赤松×五角枫混交林、阳坡麻栎单纯林、阳坡板栗单纯林、阳坡侧柏单纯林、荒草坡（为对照地）为对象,对土壤理化性质,土壤微生物特性及土壤酶活性状况,进行了时空动态规律研究,揭示了不同森林植被类型土壤生化特征的变异性。为城市水源地高效水源涵养林建设的树种选择和林分结构配置提供理论依据与技术支撑。主要研究结果如下:（1）土壤生物化学元素①不同植被类型土壤化学元素、微生物及酶含量不同植被类型土壤养分元素、微生物及酶活性分布趋势基本形同,以麻栎阔叶林地最高,其次为赤松×五角枫混交林地,在再次为侧柏和板栗纯林,荒草坡地最少。说明阔叶林地土壤结构,养分状况最优,为土壤微生物和酶的生存及繁衍提供良好的水、肥、气等土壤环境,增加了林地土壤微生物数量,以及提高了土壤酶的活性。针阔混交林次之,针叶林地土壤环境较差。相同林分类型阴坡林地土壤生化指标均优于阳坡林地。由于板栗林地受人为耕作施肥活动的影响,土壤氮、磷含量较高。②土壤养分、微生物及酶活性空间变化受植被类型、土壤母质、温度、水分、空气等因素的影响外,也与枯落物的分解速率快慢,养分归还多少密切相关,表层土壤由于枯落物分解,土壤腐殖质含量高于下层,养分归还量较大,表层土壤结构较好,因此表层土壤养分元素含量、土壤微生物数量高于下层。四种酶活性（土壤过氧化氢酶、脲酶、多酚氧化酶、磷酸酶活性）均随土层的加深呈低减趋势。③不同植被类型土壤养分元素、微生物及酶活性时间动态变化趋势差异显著。各养分元素含量随季节变化趋势不同,土壤有机质、速效钾、全氮、速效氮时间动态变化趋势相同,10月份和4月份含量较高,8月份和12月份含量较低。而土壤全磷8月份含量较高,12月份含量次之,4月、10月份含量较少。速效磷8月、10月两月份含量较高,4月、12月两月份较低。土壤微生物数量随季节不同而有明显变化。在不同植被类型下,土壤细菌、放线菌数量10月和4月份较高,8月和12月份较低;真菌12月最高,8月最低。不同植被类型下土壤酶活性随季节变化以10月份和4月份的活性较高。此变化趋势除了受林地土壤温度、湿度、有机质分解以及腐殖质积累等因素的影响,还与林木利用养分量密切相关。（2）土壤生物化学特征相关分析①土壤微生物与土壤化学元素相关性土壤内细菌数量与有机质含量、速效钾均呈极显著相关,相关系数为0.874**、0.932**,与全氮、全磷、速效氮相关性较弱,相关系数分别为0.56、0.564、0.557。与有效磷相关性较差,相关系数仅为0.035;真菌与土壤化学元素的相关性与细菌基本相同,但真菌与有效磷的相关性系数达到0.305,明显高于细菌;放线菌与土壤有机质含量、速效钾、全磷,全氮、速效氮存在一定相关性,但相关性均不明显。同时放线菌有效磷的相关性也极差,相关系数仅为0.193。②土壤酶活性与土壤化学元素相关性多酚氧化酶与各土壤化学元素之间均存在负相关关系。过氧化氢酶有速效钾相关性最显著,相关系数为0.855*,其次是有机质,相关系数为0.768,而和全磷、速效磷、全氮、速效氮均未达到显著水平。磷酸酶、脲酶与土壤化学元素（除速效磷外）与过氧化氢酶相同。磷酸酶与速效磷关系显著,相关系数为0.886,脲酶与土壤速效磷基本不相关,相关系数仅为0.058。③土壤微生物与酶活性相关性研究结果表明,细菌、真菌与放线菌与四种土壤酶活性关系及其密切。同时,三种微生物之间成极显著相关,四种土壤酶活性之间也显著相关。说明土壤微生物之间,即相互制约,又相互促进。而土壤酶在酶促物质的转化过程中,不仅有专性特性,同时还存在共性关系。综上所述,黄前水库集水区水源保护林中,落叶阔叶林和针阔混交林的土壤物理结构及生物化学状况明显优于针叶单纯林及经济林和荒草坡植被。因此,黄前流域作为泰安市重要的水源区之一,应进一步加大水源涵养林的保护与更新工作,加大荒坡造林力度,调减经济林种植面积,充分发挥森林植被涵养水源、改善水质、调节水量、控制土壤侵蚀等作用。在水源涵养林培育与管理中,应尽量营建以麻栎、刺槐、五角枫、赤松等主要树种组成的针阔混交林;在现有的侧柏纯林中适当引入阔叶乔木或灌木树种,将其改造为针阔叶混交林。

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 1 引言
• 1.1 目的与意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 土壤化学性质研究
• 1.2.2 土壤微生物研究
• 1.2.3 土壤酶活性研究
• 1.2.4 土壤微生物对土壤营养元素的作用研究
• 2 材料与方法
• 2.1 研究区自然概况
• 2.1.1 小流域特征
• 2.1.2 气候特征
• 2.1.3 水文特征
• 2.1.4 土壤特征
• 2.1.5 植被特征
• 2.2 试验林分概况
• 2.2.1 生态林群落
• 2.2.2 经济林群落
• 2.2.3 荒草坡群落
• 2.3 研究方法
• 2.3.1 土壤样品的采集
• 2.3.2 土壤理化性质测定
• 2.3.3 土壤微生物测定
• 2.3.4 土壤酶活性测定
• 2.3.5 数据处理机分析方法
• 2.3.6 研究技术路线
• 3 结果与分析
• 3.1 土壤物理性质
• 3.1.1 土壤容重
• 3.1.2 土壤孔隙
• 3.1.3 土壤水分
• 3.2 土壤化学元素
• 3.2.1 土壤有机质
• 3.2.2 土壤速效钾
• 3.2.3 土壤磷元素
• 3.2.4 土壤氮元素
• 3.3 土壤微生物
• 3.3.1 不同植被类型土壤微生物
• 3.3.2 不同植被类型土壤微生物时空变化
• 3.4 土壤酶活性
• 3.4.1 不同植被类型土壤酶活性
• 3.4.2 不同植被类型土壤酶活性空间变化
• 3.4.3 不同植被类型土壤酶活性时间动态
• 3.5 土壤生物化学特征相关分析
• 3.5.1 土壤物理性质与生物化学元素相关性
• 3.5.2 土壤微生物与土壤化学元素相关性
• 3.5.3 土壤酶活性与土壤化学元素相关性
• 3.5.4 土壤微生物与酶活性相关性
• 4 结论与讨论
• 4.1 植被类型对土壤化学元素影响
• 4.2 植被类型对土壤微生物的影响
• 4.3 植被类型对土壤酶活性的影响
• 4.4 土壤生物化学特征参量的相关性
• 5 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间发表论文情况