湘西南石漠化治理模式对土壤微生物量和酶活性的影响

论文摘要

岩溶地区的石漠化问题不仅加剧了环境的恶化,也成为了我国众多区域社会经济可持续发展的重要限制。土壤微生物及酶活性是森林生态系统重要的组成部分,参与生态系统的物质循环和生物化学过程,是反映土壤肥力的重要指标。本研究以湘西南岩溶地区石漠化综合治理不同模式为研究对象,采用野外标准地调查和室内分析相结合的方法,比较研究了不同治理模式下土壤微生物数量、微生物量碳/氮及土壤酶活性,以完善石漠化地区植被恢复生态研究,丰富恢复生态学的内容。主要研究结果如下：（1）不同治理模式地土壤平均容重以柏木纯林（POPF）地（1.60g/cm3）最高,栾树纯林（KPPF）地（1.38g/cm3）最低,且不同治理模式土壤容重随土层深度增加而增大,不同治理模式之间土壤（0-15cm）层水分含量差异达到显著性水平（p<0.05）,0-30cm土层,土壤平均含水量为16.03-23.73%之间,其中栾树纯林地最高,柏木纯林地最低。土壤pH值随土层深度的增加而提高,除枫香+湿地松混交林（LPMF）地呈弱酸性外,其它4种治理模式呈中性或弱碱性。不同治理模式之间土壤（0-15cm）层有机质平均含量差异显著（p<0.05）,除封山育林（NRF）地之外,月变化趋势基本一致,（0-30cm）土层平均含量变化范围在24.65-40.63g/kg之间,其中栾树纯林地最高,枫香+湿地松混交林地最低；不同治理模式下0-30cm土层全氮含量栾树纯林地（2.00g/kg）最高,枫香+湿地松混交林地（1.06g/kg）最低,但差异不显著（p>0.05）,全N含量月变化规律与土壤有机质含量的月变化规律基本一致；不同治理模式之间土壤各层全P含量差异均不显著（p>0.05）,0-30cm土层全K平均含量为2.49-3.32g/kg,全Ca平均含量为2.62-21.30g/kg, Mg平均含量为3.64-4.16g/kg。（2）不同治理模式土壤微生物数量均以细菌数量最多,占土壤微生物总数的84%以上,其次是放线菌,占土壤微生物总数的6.38-14.28%之间,真菌数量最少,仅占土壤微生物总数的0.37-0.79%。不同治理模式土壤微生物数量不同月份之间的差异明显,但月变化规律不明显,细菌数量最大多数出现在5月份,真菌、放线菌多出现在11月份。土壤（0-30cm）层微生物总数、细菌数量以枫香+湿地松混交林地最多,栾树纯林地最少,真菌数量以栾树纯林地最多,枫香+湿地松混交林地最少,放线菌数量以柏木+枫香混交林（PLMF）地最多,枫香+湿地松混交林地最少。（3）不同治理模式中土壤生物量碳、氮的含量随土层深度增加而减少,但不同土层之间的差异均不显著（p>0.05）,不同治理模式土壤（0-30cm）层微生物量碳以枫香+湿地松混交林地最高,封山育林地最低,且同一土层微生物量碳平均含量的差异均不显著（p>0.05）；土壤（0-30cm）层微生物量氮以栾树纯林地最高,柏木纯林地最低,但差异均不显著（p>0.05）,且同一土层微生物量氮平均含量的差异均不显著（p>0.05）。（4）不同治理模式土壤酶活性（除过氧化氢酶活性外）表现为随土壤深度增加而降低,同一土层脲酶活性均以栾树纯林地最高,柏木+枫香混交林地最低,但差异均不显著（p>0.05）,0-15cm土层中,蔗糖酶活性以封山育林地最高,枫香+湿地松混交林地最低,且最高与最低之间差异达到了显著水平（p<0.05）,过氧化氢酶活性以栾树林地最高,枫香+湿地松混交林地最低,但差异均不显著（p>0.05）,碱性磷酸酶活性以枫香+湿地松混交林地最高,柏木+枫香混交林地最低,且最高与最低之间的差异达到了显著水平（p<0.05）。土壤脲酶活性的月变化规律不完全一致,但活性最高主要出现在7月份,11月份降低到一定程度。土壤蔗糖酶活性在不同月份变化差异较大,基本上5,7月份处于较高值,11、1月份处于较低值。土壤过氧化氢酶活性总体表现为以9月份最高,其他月份差异不明显。土壤碱性磷酸酶活性最大值出现在1月。（5）不同治理模式土壤微生物的数量和土壤养分之间有着明显的相关性,封山育林地、柏木+枫香混交林地、枫香+湿地松混交林地细菌、放线菌、微生物总数与有机质之间存在显著的相关性,栾树林地、柏木林地土壤微生物总数与有机质相关性不显著,仅栾树纯林地土壤真菌与有机质相关性显著；封山育林地、柏木林地土壤中细菌数量与全N相关性显著,栾树林、柏木+枫香混交林、枫香+湿地松混交林地土壤放线菌与全N相关性显著,除柏木林、枫香+湿地松混交林地土壤放线菌数量与全Mg,全K含量相关性显著外,其他治理模式土壤微生物数量与全P,全K,全Ca,全Mg均不存在显著的相关性。（6）土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶、磷酸酶与养分含量也存在一定的相关性,与土壤全K、全Mg含量多呈显著的负相关性,与土壤有机质、全N、全P含量多表现出显著正相关性；除土壤磷酸酶活性与土壤细菌、真菌、放线菌数量呈显著相关性外,其他三种酶活性与细菌、真菌、放线菌数量相关性不显著,土壤磷酸酶、脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶活性与SMBC、SMBN间呈显著或极显著的相关性,SMBC与SMBN间均呈显著相关性,土壤中细菌与放线菌数量呈显著相关性。在石漠化综合治理初期,封山育林、栾树纯林在土壤养分、微生物数量、微生物量、酶活性等方面表现出较为明显的优势,枫香+湿地松混交林则在土壤微生物数量、磷酸酶活性比较突出,柏木+枫香混交林则在土壤微生物数量、蔗糖酶活性也呈现出一定的优势。表明不同治理模式对石漠化土壤质量的演变进程中具有不同特点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 喀斯特研究进展
• 1.2 石漠化概念的提出及研究进展
• 1.2.1 石漠化概念
• 1.2.2 石漠化研究进展
• 1.3 石漠化的危害
• 1.4 喀斯特植被退化原因分析
• 1.4.1 自然因素
• 1.4.2 人为因素
• 1.5 喀斯特石漠化综合治理研究概况
• 1.5.1 喀斯特植被退化及其恢复研究
• 1.5.2 石漠化治理模式对土壤理化性质、生物化学特性影响的研究
• 1.6 存在的问题
• 1.7 立题依据,研究目的及意义
• 2 试验地概况
• 3 研究方法
• 3.1 分析样品的采集
• 3.2 测试分析方法
• 3.2.1 土壤理化性质的测定
• 3.2.2 土壤酶活性的测定
• 3.2.3 土壤微生物数量、微生物生物量的测定
• 3.2.4 数据处理
• 4 结果与分析
• 4.1 不同治理模式下土壤的理化性质
• 4.1.1 不同治理模式下土壤容重和含水量
• 4.1.2 不同治理模式下土壤的化学性质
• 4.1.3 不同治理模式下土壤（0～15 cm）养分含量的月动态
• 4.1.4 小结与讨论
• 4.2 不同治理模式下土壤微生物数量、微生物量的特征
• 4.2.1 土壤微生物数量组成
• 4.2.2 土壤微生物数量的垂直分布
• 4.2.3 土壤微生物数量的月变化
• 4.2.4 不同治理模式下土壤微生物数量与土壤理化性质的相关性
• 4.2.5 土壤微生物量
• 4.2.6 小结与讨论
• 4.3 不同治理模式下土壤酶活性特征
• 4.3.1 不同治理模式下土壤酶活性的垂直分布
• 4.3.2 土壤（0～15cm）酶活性的月动态
• 4.3.3 不同治理模式土壤酶活性与养分的相关性
• 4.3.4 土壤酶活性与微生物数量、微生物量之间的相关性
• 4.3.5 土壤酶活性之间的相关性
• 4.3.6 小结与讨论
• 5 结论
• 5.1 不同治理模式地土壤理化性质的比较
• 5.2 不同治理模式地土壤微生物数量及其生物量的特征比较
• 5.3 不同治理模式地土壤酶活性特征比较
• 6 创新点
• 7 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢