| 题名 | 黄土丘陵沟壑区土壤微生物生物量及群落代谢多样性研究——以甘肃定西龙滩流域为例 |
| 作者 | 张燕燕 |
| 学位类别 | 硕士 |
| 答辩日期 | 2009-05-01 |
| 授予单位 | 中国科学院研究生院 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 陈利顶 ; 曲来叶 |
| 关键词 | 微生物生物量 微生物多样性 植被类型 地形 季节 黄土丘陵沟壑区 microbial biomass microbial diversity vegetation topography loess hilly region |
| 其他题名 | Soil Microbial Biomass and Community Catabolic Diversity in Loess Hilly Region —A case study in Longtan Basin, Dingxi, Gansu Province |
| 学位专业 | 生态学 |
| 中文摘要 | 黄土丘陵沟壑区地形破碎，坡陡沟深，水土流失严重，当地的植被恢复和土壤质量退化问题已经引起人们的普遍关注。土壤微生物作为指示土壤质量的一个重要因素，是近年来国内外研究的热点。本文以定西地区典型植被类型、典型地形下土壤微生物为研究对象，结合季节变化，分别采用熏蒸-提取法、Biolog微平板培养法对土壤微生物量和土壤微生物群落代谢多样性进行了评价，并试图通过通径分析的方法对土壤微生物与土壤养分等环境因子的关系做出解释。研究所取得的主要结论如下： (1) 植被恢复措施能够有效地减轻耕作对土壤微生物资源的消耗，在研究区进行退耕还林，对土壤微生物资源的恢复有着积极的意义。通过对研究区典型人工乔木林、人工灌木林、农田、撂荒地、天然草地等植被类型下0-20cm表层土壤微生物的研究发现，微生物生物量碳较高的植被类型有垄坡荒地、撂荒地和油松林；微生物量碳最低的是小麦和马铃薯农田；处于中间位置的是柠条林、苜蓿地、侧柏-山杏和道沿荒地。而微生物生物量氮的趋势大体类似， 微生物量氮较高的植被类型有垄坡荒地、撂荒地、油松林、柠条林和苜蓿地；微生物量最低的是小麦和马铃薯农田；处于中间位置的是侧柏-山杏和道沿荒地。具有根瘤固氮菌的植被类型（柠条和苜蓿）下，微生物量氮占土壤中全氮的比例最高。研究表明，农田由于长期向外输出生物量而补充不足，其土壤微生物的储量和活性均很低。而通过种植人工乔木林、灌木林或者单纯弃耕撂荒，土壤微生物数量和活性能恢复到天然草地的水平，且恢复年限较长的植被类型，恢复效果较好。其中，柠条灌木林仅通过20年的恢复，其地下微生物的数量已接近恢复50年的油松林，在微生物活性和对土壤养分的利用效率上甚至超过了油松林。综合考虑地上植被的生态服务功能和土壤微生物的恢复，豆科灌木（如柠条）是恢复植被较好的选择。 (2) 人类干扰程度越大，越不利于微生物积累。以天然草地为例，位于道沿的草地，由于长期受到人类践踏、车辆碾压，土壤物理结构受到破坏，其土壤微生物的数量和活性与垄坡荒草地（受干扰程度较小）相比均有显著下降。 (3)表层土壤微生物的特性具有显著的季节变异性。从6月到10月，土壤微生物数量和活性增加，土壤微生物群落对复杂碳源（如植物、真菌细胞壁、昆虫体壁、纤维素）的利用能力加强。这是因为随着地上植被的生长，向土壤输入的凋落物和根系沉积物增加，土壤微生物得到较多的能源，生长得到促进；且土壤中植物残体的富集，对土壤微生物起到了选择培养的作用，促进了对复杂碳源利用能力较强的微生物群落的生长。此外，伴随季节变化发生的土壤温度和湿度的增加，也使微生物分解利用有机质的能力增加，从而使微生物数量和活性在植物生长季的末期达到顶峰。 (4)土壤微生物及环境因子的地形变异较为复杂。北坡的土壤微生物量碳高于东坡和南坡，同样含有较高的土壤有机碳、土壤全氮、土壤水分。上坡位的土壤微生物群落代谢活性高于下坡位，而下坡位的微生物量氮、水分高于上坡位。在研究区，水分是生物生长的主要限制因子，北坡具有较好的水分条件，不仅是植被在北坡生长良好，土壤微生物在北坡也具有较好的生长积累，北坡和东坡的土壤微生物数量和活性高于南坡和西坡。同时在柠条林的研究发现，良好的植被覆盖和根系网络能够减轻水土流失在坡面的养分搬运效果，土壤养分在不同坡位的分异不明显。 (5) 微生物量碳受到土壤有机碳和微生物群落代谢活性的调控，而微生物量氮的影响因素较为复杂，受到土壤有机碳、全氮、土壤微生物量碳、土壤碳氮比、微生物碳氮比的综合调控。对于柠条林和草地，微生物代谢活性越高，微生物量碳、氮越高；不同的是柠条林土壤微生物群落代谢活性可以直接对微生物量碳产生影响，而草地土壤微生物代谢活性通过对土壤有机碳产生影响。对于乔木，微生物代谢活性越高，微生物量碳越高，而微生物量氮越低。而在农田中，微生物代谢活性的升高，对土壤微生物量碳没有显著影响，但能够消耗土壤中的微生物量氮。 研究区的气候条件是无法改变的，但通过退耕还林等植被恢复措施，人们能够增加地面植被覆盖、增加土壤的有机物输入、减轻人为干扰，从而促进土壤微生物和土壤肥力的恢复。从土壤微生物的角度来看，在研究区进行的植被恢复措施是有效的。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 系统生态学 |
| 公开日期 | 2010-06-30 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/524]  |
| 专题 | 生态环境研究中心_城市与区域生态国家重点实验室 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 张燕燕. 黄土丘陵沟壑区土壤微生物生物量及群落代谢多样性研究——以甘肃定西龙滩流域为例[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009. |
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