巖溶山區(qū)生態(tài)系統(tǒng)對土壤理化性質及土壤微生物特性的影響——以貴州茂蘭為例.pdf

1、論文采用野外實地考察及室內實驗綜合分析的方法，以貴州典型喀斯特地區(qū)---茂蘭自然保護區(qū)為主要的研究對象，以土壤微生物多樣性進行展開，系統(tǒng)地研究了茂蘭自然保護區(qū)不同土地利用方式下的土壤養(yǎng)分、團聚體碳氮磷、團聚體酶活性、土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤微生物數(shù)量及微生物多樣性，深入探討喀斯特山區(qū)土壤養(yǎng)分與土壤酶活性的關系，土壤團聚體的分布特征及土壤微生物量碳、微生物量氮與微生物多樣性的相關性，同時以花江峽谷示范區(qū)為對比，為喀斯特山區(qū)土壤微生

2、物的保護及合理利用土壤資源提供科學依據(jù)。主要結論如下：
　?。?）以貴州茂蘭典型喀斯特為對象，研究了喬木林、灌喬林、灌木林及退耕地4種主要群落對凋落物和土壤理化性質的影響。結果表明，喀斯特地區(qū)不同演替階段對土壤養(yǎng)分及酶活性含量均隨土層深度的增加而減少，且演替階段不同其減少程度不同。相關分析顯示凋落物因子與土壤養(yǎng)分之間關系密切。凋落物全氮含量與土壤全氮含量呈顯著正相關；凋落物全磷與土壤有機碳、全氮、全鉀、鈣、鎂及含水量呈極顯著正相關

3、；脲酶活性、蔗糖酶活性與土壤有機碳、全氮、全鉀、鈣、鎂及含水量顯著正相關。通徑分析結果表明土壤養(yǎng)分對脲酶活性的直接作用順序為鈣＜碳/氮＜全鉀＜全氮＜全磷＜有機碳＜鎂＜含水量，全鉀、全氮、含水量對蔗糖酶有直接影響力，鎂是影響過氧化氫酶的主要因素，同時土壤脲酶與蔗糖酶、過氧化氫酶活性之間有較好的相關性。綜上所述，不同演替階段對喀斯特地區(qū)的植被及土壤具有明顯的影響，反映了喀斯特地區(qū)復雜的生態(tài)特征。
　　（2）以貴州茂蘭喀斯特自然保護區(qū)耕

4、地、退耕還草地、退耕還林地、灌叢和原生林為研究對象，對土壤0～20cm土層土壤團聚體有機碳、全氮及全磷的分布及生態(tài)化學計量學特征進行性分析。結果表明：與原生林相比，耕地、退耕還草地、退耕還林地和灌叢明顯降低了原狀土壤及各粒徑團聚體土壤有機碳和全氮的含量，而提高了全磷含量。隨著粒徑的逐漸減小，并在0.5～0.25mm粒級團聚體有機碳和全氮含量最高。團聚體對有機碳、全氮和全磷的貢獻率峰值均在＞5mm粒級出現(xiàn)，＜0.25mm粒級對團聚體有機碳

5、、全氮和全磷的貢獻率最小。相關分析表明，土壤團聚體有機碳、全氮與各粒級團聚體含量均呈正相關或極顯著相關，而全磷與之相反。表層土壤團聚體碳/氮比的變異性較低，變異系數(shù)為14.32％，土壤碳/磷和氮/磷比均在小粒徑中最高，且在原生林達到最大值，土壤碳/氮、碳/磷和氮/磷比可作為衡量我國亞熱帶喀斯特地區(qū)土壤有機碳動態(tài)的一個敏感性指標。
　?。?）為了探明喀斯特花江干熱河谷不同土地利用方式下土壤養(yǎng)分及酶活性的分布特征，研究了土壤酶活性的分

6、布及與土壤養(yǎng)分的關系。結果表明：土地利用方式間土壤養(yǎng)分含量及土壤酶活性大小有明顯差異，土壤微生物量碳、微生物量氮、脲酶及蔗糖酶變化規(guī)律均為灌木林地＞花椒林地＞皇竹草地＞狼尾草地＞荒草地；與荒草地相比，灌木林地、花椒林地、狼尾草地及皇竹草地土壤微生物量碳及微生物量氮含量分別是其2.57倍、2.01倍、1.15倍、1.21倍和1.86倍、1.44倍、1.20倍、1.26倍；土壤脲酶活性灌木林地最高為247.13ug·g-1·h-1花椒林地、

7、狼尾草地、皇竹草地及荒草地分別為灌木林地的62.01%、75.77%、87.95%和46.50%；土壤蔗糖酶活性含量在灌木林地高達121.37ug·g-1·h-1，高于花椒林地、狼尾草地、皇竹草地及荒草地，分別為灌木林地的37.81%、80.42%、70.12%和48.09%；土壤磷酸酶與脲酶、蔗糖酶的變化趨勢基本不一致，皇竹草地與狼尾草地土壤磷酸酶酶活性無較大的差異，分別為0.5111ug·g-1·h-1、0.5471ug·g-1·h

8、-1，荒草地和花椒林地分別是灌木林地的41.71%和72.24%。相關性分析：脲酶和蔗糖酶均與與有機碳、全氮、全鉀均呈極顯著相關；酶活性性之間呈極顯著正相關，與微生物量碳、微生物量氮分別呈顯著相關。
　　（4）采取茂蘭喀斯特自然保護區(qū)內不同土地利用方式下土壤，研究其團聚體粒徑組成、團聚體養(yǎng)分含量及土壤酶活性分布特征，為保持和提高土壤肥力提供科學依據(jù)。結果表明：干篩后各粒級團聚體之間的變化規(guī)律為：（＞5mm）＞5～2mm＞1～0.5

9、mm＞2～1mm＞0.5～0.25mm＞（＜0.25mm）；土壤脲酶、蔗糖酶與磷酸酶酶活性規(guī)律基本一致，耕地原土壤脲酶、蔗糖酶與磷酸酶酶活性最低，原生林最高；不同土地利用方式間的酶活性含量變化規(guī)律基本不一致，但均是團聚體＜0.25mm粒級的土壤酶活性最高。從團聚體不同粒級間可看出，脲酶、磷酸酶酶活性貢獻率大小變化規(guī)律一致，均為（＜0.25mm）＜1～0.5mm＜2～1mm＜0.5～0.25mm＜5～2mm＜（＞5mm）；蔗糖酶酶活性貢獻

10、大小變化規(guī)律為（＜0.25mm）＜2～1mm＜1～0.5mm＜0.5～0.25mm＜5～2mm＜（＞5mm）,土壤酶活性在團聚體各粒級間均表現(xiàn)為隨團聚體粒級的增大而逐漸增大，3種酶活性間呈極顯著正相關。不同土地利用方式下團聚體土壤酶活性是改善土壤團聚體結構，提高土壤酶活性活力及植被快速恢復的有利依據(jù)。
　?。?）初步探討了茂蘭自然保護區(qū)不同土地利用方式下土壤微生物種類分布和土壤養(yǎng)分生態(tài)系統(tǒng)的關系。結果表明：不同土地利用方式隨著樹齡

11、的遞增，土壤微生物量碳、微生物量氮及微生物數(shù)量呈上升趨勢，冬季與夏季均是原生林土壤微生物量碳含量最高，依次為原生林＞耕地＞退耕還草地＞灌叢＞退耕還林地，冬季微生物量碳含量變幅在21.26～662.73mg·kg-1之間，夏季變幅則在7.27～267.32mg·kg-1之間；微生物量氮含量冬季主要分布在89.38～312.99mg·kg-1之間，夏季分布在76.00～267.32mg·kg-1之間。6種土壤微生物數(shù)量與群落分布和生態(tài)環(huán)境有