黃土丘陵區(qū)干擾對生物結(jié)皮土壤氮素循環(huán)的影響.pdf

1、生物土壤結(jié)皮（簡稱生物結(jié)皮）是黃土丘陵區(qū)退耕地上廣泛發(fā)育的生物地被物，覆蓋度達(dá)60％～70％，顯著影響土壤氮素水平。干擾可顯著影響生物結(jié)皮的蓋度及組成，進(jìn)而可能導(dǎo)致土壤氮素累積及轉(zhuǎn)化的改變，但迄今有關(guān)干擾對生物結(jié)皮土壤氮素水平及轉(zhuǎn)化的影響鮮見報道，尚不明干擾對生物結(jié)皮土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響。論文以黃土丘陵區(qū)穩(wěn)定期生物結(jié)皮及其生態(tài)功能對干擾的響應(yīng)這一科學(xué)問題，通過研究不同等級和季節(jié)干擾對生物結(jié)皮蓋度、物種組成、生物量、固氮微生物以及氮素轉(zhuǎn)化過

2、程的影響，揭示了干擾對生物結(jié)皮氮素轉(zhuǎn)化的影響機(jī)理，取得以下主要結(jié)論:
　　(1)干擾降低了演替后期蘚、地衣及藻結(jié)皮蓋度，導(dǎo)致生物結(jié)皮出現(xiàn)退化趨勢。降低了生物結(jié)皮主要固氮生物的生物量，改變了土壤水、溫和有機(jī)質(zhì)含量等理化性質(zhì)，降低程度與干擾等級及季節(jié)有關(guān)。
　　1、3和4等級干擾下生物結(jié)皮蓋度降低15.1％，2、5和6等級干擾下藻結(jié)皮蓋度增加9.2％，由穩(wěn)定的深色藻-蘚-地衣混合結(jié)皮向淺色藻結(jié)皮轉(zhuǎn)變，隨著干擾等級的增加，深色藻及

3、蘚的生物量顯著降低;5等級干擾下，15°坡度藻、蘚結(jié)皮生物量顯著比25°坡度高5.32mg·g-1、0.10g·m-2;在雨季干擾一次后，生物結(jié)皮恢復(fù)速率是6％·a-1，在相同的恢復(fù)時間(2016.01～2017.07)里，雨季和旱季生物結(jié)皮分別恢復(fù)3.5％和-4.4％;干擾后固氮生物Nostoc spp.和Collema spp.生物量分別下降38.5％和31.9％;隨著干擾等級的增加，生物結(jié)皮年際平均含水量增加0.04％～3.70％

4、，土壤年均溫降低1.17～2.42℃;干擾一年后生物結(jié)皮土壤有機(jī)質(zhì)平均降低4.5g·kg-1。
　　(2)干擾一年后結(jié)皮層全氮和礦化氮含量以及微生物量氮有所下降，其響應(yīng)程度與干擾等級、土層深度、季節(jié)和坡度等有關(guān)。
　　干擾一年后結(jié)皮層全氮和礦化氮含量較1等級分別下降0.13～0.40g·kg-1，11.45～32.68mg·kg-1，生物結(jié)皮層微生物氮含量下降69.99～330.97mg·kg-1，0～2cm土壤微生物氮含量

5、增加25.51～352.17mg·kg-1;3和4等級干擾下生物結(jié)皮土壤氮素累積差異不顯著，5和6等級干擾下生物結(jié)皮土壤氮素累積降低顯著;5等級干擾下，15°坡度生物結(jié)皮氮素含量顯著高于25°坡度;生物結(jié)皮土壤氮素含量在雨季干擾高于旱季干擾。
　　(3)干擾增加了生物結(jié)皮層氨化細(xì)菌數(shù)量和硝化細(xì)菌數(shù)量，降低了反硝化細(xì)菌數(shù)量，并且降低了土壤氮素礦化速率和脲酶活性，其降低程度與干擾等級有關(guān)。
　　干擾降低結(jié)皮層脲酶活性約1.08～

6、1.61mg·g-1·24h-1，5和6等級干擾降低顯著;不同干擾處理下結(jié)皮層氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌數(shù)量均高于1等級約120.4％～2335.7％和1960.3％～4171.7％，反硝化細(xì)菌數(shù)量均低于1等級72.3～97.1％，下層0～2cm土壤反硝化細(xì)菌高于1等級97.3％～573.6％;生物結(jié)皮土壤氮素礦化主要發(fā)生在表層0～2cm（含結(jié)皮層），干擾后土壤氮素氮礦化速率下降50％～61％;
　　(4)干擾通過改變藻結(jié)皮蓋度、固氮時間