论文部分内容阅读
土地退化主要因为恶化的自然条件或者不合理化的人类活动,土地原有平衡状态被打破,降低了土地的利用效率,减少了可利用耕地面积。喀斯特石漠化作为我国主要的退化土地类型之一,其土壤化学计量和微生物群落特征的研究,对于改良和利用退化土地,增加耕地面积具有实际意义。本研究初步研究了在云南石林石漠化环境下主要的土壤养分限制因子和土壤根际和非根际微生物群落的组成和多样性,阐明了石漠化主要土壤限制性因子和优势细菌种群,旨在为石漠化环境的土地恢复提供一定理论依据。本研究选取云南石林优势经济作物人生果(Solanum muricratum,pepino)作为试验材料,研究在喀斯特石漠化条件下,人生果各组织和土壤相关化学元素的含量和计量比特征,初步揭示了石漠化土壤主要的养分限制性元素。通过二代测序技术,初步探究了人生果生长对土壤根际和非根际微生物群落的影响,以及土壤理化性质和各细菌水平的相关性。同时也研究了人生果对土壤酶活性、相关理化性质和矿物组成等的影响。主要研究结果有:(1)喀斯特石漠化条件下土壤养分偏低,其中有机碳含量平均值为4.5g· kg-1,全氮含量平均值为0.9g·kg-1,全磷含量平均值为0.5g·kg-1。人生果叶片N:P平均值为7.64,显著低于氮素限制边界值14,并且和土壤全氮呈显著正相关关系,表明了植物主要受到土壤氮素限制。植物根系K:Ca和土壤中K元素呈显著正相关关系,和土壤Ca元素呈显著负相关关系,同时也和植物叶片Ca元素表现出显著负相关,和叶片K:Ca表现出显著正相关。(2)在喀斯特石漠化条件下土壤脲酶活性平均值为0.03mg·g-1·day-1,过氧化氢酶活性平均值为15.3mL·g-1·30min-1,蔗糖酶活性平均值为12.5mg·g-1·day-1。人生果的生长显著性提高了土壤脲酶活性,增加了 0.09mg·g-1·day-1,显著性降低了过氧化氢酶活性,减少了4.04mL·g-1·3·min-1,蔗糖酶活性无显著变化。人生果的生长显著提高了土壤微生物群落的香农指数和Chao 1指数,提高了群落的多样性。其中根际土壤微生物多样性高于正常土壤环境下种植的人生果。(3)土壤的细菌组成总体上表现出很高的相似性,但是在每个门的构成上存在差异化分布,其中土壤优势菌种主要有四种,分别是变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门,高于总体含量80%。同未种植人生果的石漠化土壤相比,人生果能够显著性提高土壤中变形菌门的比例,同时也能够显著性的降低酸杆菌门、放线菌门、芽单胞菌门、绿弯菌门和厚壁菌门的比例。总共有625种不同的属在所有土壤样品中被发现,其中又有63种在不同土壤样品中表现出显著性差异。同未种植人生果的石漠化土壤相比,人生果能够显著性提高22种属在土壤中的存在比例,显著性减少18种属的存在比例。(4)石漠化土壤容重在10-20cm层面均大于0-10cm层面,而土壤孔隙度则表现出相反的趋势;石漠化土壤砂粒含量偏高,达到了 70%以上,而粘粒含量低于15%,呈现不合理的土壤颗粒结构,人生果的生长能够降低砂粒含量,增加粘粒含量;云南石林石漠化土壤的矿物成分是石英、方解石和白云母,其中石英和方解石呈显著正相关关系(r=0.97),和白云母呈显著负相关关系(r=-0.98),方解石和白云母呈显著负相关关系(r=-0.99)。以上结果表明,喀斯特石漠化条件下植物主要受到土壤氮素限制;人生果的生长显著有利于土壤微生物群落的发展;变形菌门、酸杆菌门、放线菌门和拟杆菌门是土壤中的优势菌种,高于总体含量80%;石漠化土壤中主要矿物组成有石英、方解石和白云母三种。