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喀斯特峰丛洼地受人为干扰发生了不同程度的退化,出现了原生林、次生林、人工林、灌木、草丛、坡耕地等偏途、不同演替阶段群落和生态系统共存格局,部分地带完全石漠化。本研究在群落范围尺度内选择喀斯特峰丛洼地草丛、灌丛、人工林、次生林的代表性群落和7种主要退耕还林还草模式设置了45个20m*20m的样方;在生态系统尺度内以坡耕地为对照,选择人工林、次生林和原生林3类典型森林生态系统建立了200m*40m的动态监测样地。基于植被、土壤理化和微生物指标的全面系统调查、取样和分析,从人为干扰和自然格局两方面运用多重比较分析方法揭示了喀斯特峰丛洼地不同群落、主要退耕还林还草模式及3类典型森林生态系统植物群落、土壤理化和土壤微生物特征以及不同土层间碳代谢能力差异性,探讨了其对土壤微生物起主要影响的碳源,阐明了典型森林生态系统土壤微生物的时空分布规律,以期为该地区乃至整个喀斯特地区植被恢复与重建提供理论依据。主要结论如下:
(1)沿干扰递减梯度草丛、灌丛、人工林、次生林,植物科、属、种数量显著增加,科和种的优势越来越不明显,群落结构渐趋合理,生态系统渐趋稳定。在草地和灌丛群落中,对酚酸类碳源的利用率高于其他碳源,黄荆群落对各类碳源的利用最强,其多样性指数较高。在人工林群落中,不同人工林群落剖面土层土壤微生物对碳源的利用表现出显著差异,桉树群落剖面土层土壤微生物对碳源的利用率高。在次生林群落中,剖面土层土样对各碳源的利用表现出八角枫群落样地土壤微生物代谢强度高于伊桐群落样地土壤微生物的代谢强度,土壤微生物表现出对酚酸类碳源的高效利用,其次为胺类羧酸类。
(2)除任豆模式外其他退耕还林还草模式均能提高土壤微生物总数量;不同退耕还林还革模式(除任豆模式外)土壤微生物量碳(MBC)含量极显著增加,撂荒地最高,土壤微生物量氮(MBN)含量变化范围不大,呈下降趋势,土壤微生物量磷(MBP)含量的变异很大,香椿、板栗、撂荒和桂牧1号模式显著或极显著高于坡耕地;土壤MBC与细菌数量的关系最相关,其次为MBC与放线菌数量,再次为MBN与真菌数量。不同退耕还林还草模式均改善了土壤微生物特性。
(3)不同植物群落对土壤微生物多样性指数影响不大。不同植物群落碳代谢活性差异明显,桉树群落最高。土壤微生物碳代谢活性沿土壤深度加深而降低。
(4)不同的生态系统土壤微生物碳代谢多样性的垂直变化规律不同,同一生态系统的季节性变化规律也不同,还需结合其他土壤微生物指标进行研究。