论文部分内容阅读
论文采用野外实地考察及室内实验综合分析的方法，以贵州典型喀斯特地区---茂兰自然保护区为主要的研究对象，以土壤微生物多样性进行展开，系统地研究了茂兰自然保护区不同土地利用方式下的土壤养分、团聚体碳氮磷、团聚体酶活性、土壤微生物量碳、微生物量氮、土壤微生物数量及微生物多样性，深入探讨喀斯特山区土壤养分与土壤酶活性的关系，土壤团聚体的分布特征及土壤微生物量碳、微生物量氮与微生物多样性的相关性，同时以花江峡谷示范区为对比，为喀斯特山区土壤微生物的保护及合理利用土壤资源提供科学依据。主要结论如下： （1）以贵州茂兰典型喀斯特为对象，研究了乔木林、灌乔林、灌木林及退耕地4种主要群落对凋落物和土壤理化性质的影响。结果表明，喀斯特地区不同演替阶段对土壤养分及酶活性含量均随土层深度的增加而减少，且演替阶段不同其减少程度不同。相关分析显示凋落物因子与土壤养分之间关系密切。凋落物全氮含量与土壤全氮含量呈显著正相关；凋落物全磷与土壤有机碳、全氮、全钾、钙、镁及含水量呈极显著正相关；脲酶活性、蔗糖酶活性与土壤有机碳、全氮、全钾、钙、镁及含水量显著正相关。通径分析结果表明土壤养分对脲酶活性的直接作用顺序为钙＜碳/氮＜全钾＜全氮＜全磷＜有机碳＜镁＜含水量，全钾、全氮、含水量对蔗糖酶有直接影响力，镁是影响过氧化氢酶的主要因素，同时土壤脲酶与蔗糖酶、过氧化氢酶活性之间有较好的相关性。综上所述，不同演替阶段对喀斯特地区的植被及土壤具有明显的影响，反映了喀斯特地区复杂的生态特征。 （2）以贵州茂兰喀斯特自然保护区耕地、退耕还草地、退耕还林地、灌丛和原生林为研究对象，对土壤0～20cm土层土壤团聚体有机碳、全氮及全磷的分布及生态化学计量学特征进行性分析。结果表明：与原生林相比，耕地、退耕还草地、退耕还林地和灌丛明显降低了原状土壤及各粒径团聚体土壤有机碳和全氮的含量，而提高了全磷含量。随着粒径的逐渐减小，并在0.5～0.25mm粒级团聚体有机碳和全氮含量最高。团聚体对有机碳、全氮和全磷的贡献率峰值均在＞5mm粒级出现，＜0.25mm粒级对团聚体有机碳、全氮和全磷的贡献率最小。相关分析表明，土壤团聚体有机碳、全氮与各粒级团聚体含量均呈正相关或极显著相关，而全磷与之相反。表层土壤团聚体碳/氮比的变异性较低，变异系数为14.32％，土壤碳/磷和氮/磷比均在小粒径中最高，且在原生林达到最大值，土壤碳/氮、碳/磷和氮/磷比可作为衡量我国亚热带喀斯特地区土壤有机碳动态的一个敏感性指标。 （3）为了探明喀斯特花江干热河谷不同土地利用方式下土壤养分及酶活性的分布特征，研究了土壤酶活性的分布及与土壤养分的关系。结果表明：土地利用方式间土壤养分含量及土壤酶活性大小有明显差异，土壤微生物量碳、微生物量氮、脲酶及蔗糖酶变化规律均为灌木林地＞花椒林地＞皇竹草地＞狼尾草地＞荒草地；与荒草地相比，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别是其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为247.13ug·g-1·h-1花椒林地、狼尾草地、皇竹草地及荒草地分别为灌木林地的62.01%、75.77%、87.95%和46.50%；土壤蔗糖酶活性含量在灌木林地高达121.37ug·g-1·h-1，高于花椒林地、狼尾草地、皇竹草地及荒草地，分别为灌木林地的37.81%、80.42%、70.12%和48.09%；土壤磷酸酶与脲酶、蔗糖酶的变化趋势基本不一致，皇竹草地与狼尾草地土壤磷酸酶酶活性无较大的差异，分别为0.5111ug·g-1·h-1、0.5471ug·g-1·h-1，荒草地和花椒林地分别是灌木林地的41.71%和72.24%。相关性分析：脲酶和蔗糖酶均与与有机碳、全氮、全钾均呈极显著相关；酶活性性之间呈极显著正相关，与微生物量碳、微生物量氮分别呈显著相关。 （4）采取茂兰喀斯特自然保护区内不同土地利用方式下土壤，研究其团聚体粒径组成、团聚体养分含量及土壤酶活性分布特征，为保持和提高土壤肥力提供科学依据。结果表明：干筛后各粒级团聚体之间的变化规律为：（＞5mm）＞5～2mm＞1～0.5mm＞2～1mm＞0.5～0.25mm＞（＜0.25mm）；土壤脲酶、蔗糖酶与磷酸酶酶活性规律基本一致，耕地原土壤脲酶、蔗糖酶与磷酸酶酶活性最低，原生林最高；不同土地利用方式间的酶活性含量变化规律基本不一致，但均是团聚体＜0.25mm粒级的土壤酶活性最高。从团聚体不同粒级间可看出，脲酶、磷酸酶酶活性贡献率大小变化规律一致，均为（＜0.25mm）＜1～0.5mm＜2～1mm＜0.5～0.25mm＜5～2mm＜（＞5mm）；蔗糖酶酶活性贡献大小变化规律为（＜0.25mm）＜2～1mm＜1～0.5mm＜0.5～0.25mm＜5～2mm＜（＞5mm）,土壤酶活性在团聚体各粒级间均表现为随团聚体粒级的增大而逐渐增大，3种酶活性间呈极显著正相关。不同土地利用方式下团聚体土壤酶活性是改善土壤团聚体结构，提高土壤酶活性活力及植被快速恢复的有利依据。 （5）初步探讨了茂兰自然保护区不同土地利用方式下土壤微生物种类分布和土壤养分生态系统的关系。结果表明：不同土地利用方式随着树龄的递增，土壤微生物量碳、微生物量氮及微生物数量呈上升趋势，冬季与夏季均是原生林土壤微生物量碳含量最高，依次为原生林＞耕地＞退耕还草地＞灌丛＞退耕还林地，冬季微生物量碳含量变幅在21.26～662.73mg·kg-1之间，夏季变幅则在7.27～267.32mg·kg-1之间；微生物量氮含量冬季主要分布在89.38～312.99mg·kg-1之间，夏季分布在76.00～267.32mg·kg-1之间。6种土壤微生物数量与群落分布和生态环境有关，不同土地利用方式下的土壤微生物数量差异显著。冬季微生物数量变幅在2.54～118.19nmol·g-1之间，夏季微生物数量变幅在1.64～106.27nmol·g-1之间。相关性分析：土壤微生物间呈极显著正相关，与微生物量碳、微生物量氮分别呈正相关和极显著正相关。微生物量碳、微生物量氮及微生物数量可作为评价土壤肥力的参考指标。