施氮肥对新疆荒漠草原生物多样性的影响

论文摘要

本研究通过温室模拟试验和野外试验相结合,研究施氮肥对荒漠草原植物物种多样性、土壤微生物种群多样性、土壤微生物功能多样性和土壤微生物遗传多样性的影响,探讨不同量的氮肥添加和不同年限施肥对不同气候条件的荒漠草原生物多样性的影响,从而根据不同的气候类型,利用合理的施肥量和施肥方式去改善退化的荒漠草原生物多样性,为改善荒漠草原土壤质量,提高荒漠草原地上生物量提供理论支持,本研究的主要结论如下：（1）施氮肥改变了新疆荒漠草原植物群落物种组成和群落中的优势种,显著增加了地上部分植物的干物质生物量,降低了物种丰富度和Shannon多样性指数、Shannon均匀度指数和Margalef物种丰富度指数,但是连续2年施氮肥使荒漠草原地上部分植物干物质生物量的增加量会逐渐降低,并且物种丰富度和物种多样性的减少趋势会变缓。说明施氮肥可以增加荒漠草原植物干物质生物量,降低植物群落多样性。（2）施氮肥可以显著的促进土壤中真菌、放线菌和细菌的数量,连续2年施氮肥更能有利于土壤中三大类微生物的生长与繁殖。土壤中三大类微生物都随着土壤深度的增加而减少,随着施肥时间的延长而先增加后减少,随着施肥量的增加呈现先增加后减低的趋势。并且土壤中三大类微生物与土壤的地理条件和性质有关,降水量高的地区微生物种群数量多,降水量小的地区微生物种群数量少。不同降水量草地对尿素施用的响应不同,降水丰富的草地土壤中微生物对氮肥的响应大,降水量少的草地响应小。说明适量施氮肥可以增加土壤微生物种群多样性。（3）施氮肥能够显著增加荒漠草原土壤微生物生物量碳氮,促进土壤中脲酶、蛋白酶、蔗糖酶、碱性磷酸酶、多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性,增加土壤微生物对碳源的利用能力。土壤微生物量碳、氮、除多酚氧化酶活性外的其他五种酶都是随土壤深度的增加而减少,多酚氧化酶活性在土壤的中层（10-30cm）最大,其中微生物量、脲酶、蛋白酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶的活性随施肥时间的增加呈现先增加后降低趋势,多酚氧化酶和过氧化氢酶的活性随时间的增加呈上升趋势。不同降水量草地对尿素施用的响应不同,降水丰富的草地,施用尿素后土壤不同层次酶活性很快变化,而降水较少草地响应较慢。说明适量施氮肥可以增加土壤微生物功能多样性。（4）施肥可以明显增加土壤亚硝酸细菌和氨氧化细菌的DGGE条带数,并且连续两年施肥更有利于这两种细菌DGGE条带的增加,同时,施肥还可以增加土壤亚硝酸氧化细菌和氨氧化细菌的香农指数、均匀度指数和稳定性指数,说明施氮肥可以增加硝化细菌的生物群落多样性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究进展
• 1.2.1 施肥对植物物种多样性的影响
• 1.2.2 施肥对土壤微生物种群多样性的影响
• 1.2.3 施肥对微生物功能多样性的影响
• 1.2.4 施肥对土壤微生物遗传多样性的影响
• 1.3 研究内容与目标
• 1.3.1 尿素对植物多样性影响
• 1.3.2 尿素对土壤微生物多样性的影响
• 1.3.3 研究目标
• 第二章 材料与方法
• 2.1 试验设计及培养方法
• 2.1.1 温室模拟试验
• 2.1.2 野外试验
• 2.2 研究方法
• 2.2.1 植物样品各指标的测定方法
• 2.2.2 土壤样品各指标的测定方法
• 2.3 数据分析
• 第三章 施氮肥对荒漠草原生产力及植物多样性的影响
• 3.1 施用尿素对草地地上部分干物质的影响
• 3.2 施用尿素对草地植被物种相对丰度的影响
• 3.3 施氮肥对草地地上部分生物多样性指数的影响
• 3.4 讨论
• 3.5 小结
• 第四章 施氮肥对荒漠草原土壤微生物种群多样性的影响
• 4.1 盆栽模拟试验条件下不同施肥量对荒漠草原微生物种群数量的影响
• 4.1.1 不同施肥量对土壤真菌数量的影响
• 4.1.2 不同施肥量对土壤放线菌数量的影响
• 4.1.3 不同施肥量对土壤细菌数量的影响
• 4.2 野外试验条件下施肥对不同地区的荒漠草原土壤微生物种群数量的影响
• 4.2.1 2009试年验
• 4.2.2 2010年试验
• 4.3 讨论
• 4.4 小结
• 第五章 施氮肥对荒漠草原土壤微生物功能多样性的影响
• 5.1 盆栽模拟试验条件下不同施肥量对荒漠草原微生物量的影响
• 5.1.1 不同施肥量对土壤微生物量碳的影响
• 5.1.2 不同施肥量对土壤微生物量氮的影响
• 5.2 盆栽模拟试验条件下不同施肥量对荒漠草原土壤酶活性的影响
• 5.2.1 不同施肥量对土壤脲酶活性的影响
• 5.2.2 不同施肥量对土壤蛋白酶活性的影响
• 5.2.3 不同施肥量对土壤蔗糖酶活性的影响
• 5.2.4 不同施肥量对土壤碱性磷酸酶活性的影响
• 5.2.5 不同施肥量对土壤多酚氧化酶活性的影响
• 5.2.6 不同施肥量对土壤过氧化氢酶活性的影响
• 5.3 野外试验条件下施肥对不同地区的荒漠草原土壤微生物量的影响
• 5.3.1 2009年试验
• 5.3.2 2010年试验
• 5.4 野外试验条件下不同施肥量对荒漠草原土壤酶活性的影响
• 5.4.1 2009年试验
• 5.4.2 2010年试验
• 5.5 野外试验条件下不同施肥量对荒漠草原代谢功能的影响
• 5.6 讨论
• 5.6.1 施肥对微生物量的影响
• 5.6.2 施肥对土壤酶活性的影响
• 5.6.3 施肥对代谢功能的影响
• 5.7 小结
• 第六章 施肥对荒漠草原土壤硝化细菌遗传多样性的影响
• 6.1 野外试验条件下不同施肥量对荒漠草原土壤亚硝酸氧化细菌遗传多样性的影响
• 6.1.1 土壤亚硝酸氧化细菌DNA的PCR扩增结果
• 6.1.2 土壤亚硝酸氧化细菌DGGE图片及分析
• 6.1.3 亚硝酸氧化细菌的群落多样性指数分析
• 6.2 野外试验条件下不同施肥量对荒漠草原土壤氨氧化细菌遗传多样性的影响
• 6.2.1 土壤氨氧化细菌DNA的PCR扩增结果
• 6.2.2 土壤氨氧化细菌DGGE图片及分析
• 6.2.3 氨氧化细菌的群落多样性指数分析
• 6.3 讨论
• 6.4 小结
• 第七章 结论与展望
• 7.1 主要结论
• 7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 导师评阅表