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青藏高原是气候变化的敏感区和脆弱区,该高寒草甸生态系统在全球气候的调节与水源涵养方面发挥重要作用。由于气候变化和超载放牧等影响的加剧,其生态系统的气候环境、植被状况和土壤系统均发生了强烈的变化,这三面既紧密相连又互相作用。植被和土壤环境强烈影响着土壤微生物量和土壤酶活性,这些影响将可能导致土壤中全量养分的矿化分解和有效养分的释放发生改变,调控高寒植被的生长,进而将对高寒草甸生态系统平衡、生物多样性的维持和畜牧业发展产生一定的影响。目前针对青藏高原土壤微生物量与酶活性的研究较匮乏,而且结论也不一致。 为了深入探究高寒草甸草地土壤养分动态和微生物量特征,本文以青藏高原金露梅(Potentilla frutisosa)灌丛草甸和矮嵩草(Kobresia humillis)草甸两种代表性的高寒草甸为研究对象,研究其土壤理化性质、微生物量碳、氮、磷及与土壤养分矿化过程和腐殖化过程相关的5种酶的活性等指标及其相互关系,同时将高寒草甸土壤微生物量和微生物量的贡献率与其他生态系统进行了比较研究。主要研究结果如下: 1.虽然两种类型草甸的土壤有机碳及有效氮含量没有显著的差异,但矮嵩草草甸土壤全氮、全磷、可浸提有机碳、有效磷含量及土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶、多酚氧化酶的活性均显著的大于金露梅灌丛草甸;说明矮嵩草草甸的土壤肥力更高。 2.两种类型草甸的微生物量碳及其对土壤营养库的贡献率没有显著差异;矮嵩草草甸土壤微生物量氮和磷,及其贡献率大于金露梅灌丛草甸。根据矮嵩草草甸和金露梅灌丛草甸土壤微生物碳氮比反映的微生物群落结构信息,推断出该两种草甸土壤中微生物均以细菌数量占主导。 3.与其他生态系统(森林、林地、内蒙古草原、耕地等)相比,两种类型高寒草甸的土壤微生物量处于较高水平;而微生物量对土壤营养库的贡献率处于较低水平。这可能是由于高寒草甸土壤富含有机质,土壤有机质密度明显高于其它地域,加之在植被生长旺季土壤温度对微生物的限制得到一定缓解。 4.土壤微生物量与土壤pH、土壤含水量有显著的相关,与全氮、全磷、可浸提有机碳、有效磷呈显著正相关,与土壤有机碳、有效氮相关性不明显。这可能是由于高寒草甸温度低,土壤有机质矿化分解慢,土壤有效氮和有效磷缺乏,土壤微生物固定有机质量受土壤氮、磷的限制更大,同时土壤含水量和 pH值也是影响高寒草甸生态系统土壤微生物代谢及物质转化的关键因子。 5.总体上,土壤酶活性与土壤养分有着很好的相关性。土壤脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均与土壤全氮、全磷、有效磷呈显著的正相关,而中性磷酸酶活性与土壤全氮、有效磷呈显著的负相关,说明这5种酶活性可以作为土壤肥力的综合评价指标。 6.土壤酶活性与土壤微生物量关系分析表明,脲酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性均与微生物量呈显著的正相关性,而中性磷酸酶活性与微生物量呈显著的相关性。说明土壤微生物对土壤酶有很大的影响,土壤酶活性的综合利用在一定程度上可以表征土壤微生物特性;但并不是每一种酶的活性均能与微生物表现出直接的相关关系。