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题名: 黄土丘陵沟壑区不同植被格局下土壤微生物生物量及多样性研究
作者: 胡婵娟
学位类别: 博士
答辩日期: 2009
授予单位: 中国科学院研究生院
授予地点: 北京
导师: 傅伯杰 ; 刘国华
关键词: 微生物生物量 ; 微生物多样性 ; 植被格局 ; 植被恢复 ; 黄土
中文摘要:       植被恢复是治理水土流失的关键措施,不但可以有效的减少径流泥沙的含量,同时可以改善土壤环境,提高土壤质量,土壤微生物对外界环境反应迅速,土壤微生物生物量及多样性是表征土壤质量和生态系统健康的敏感性生物化学指标,研究植被恢复与土壤微生物之间的关系能够为植被恢复的评价奠定科学基础。本文以典型的黄土丘陵沟壑区延安羊圈沟小流域为研究区域,针对坡面尺度四种不同植被格局单一的刺槐林地、单一的撂荒草地及草地-林地-草地和林地-草地-林地的林草搭配模式,通过植被调查和土壤理化性质的测定研究了其对植物群落组成、土壤性质的影响,通过氯仿熏蒸浸提、Biolog方法及磷脂脂肪酸(PLFA)方法在室内分别测定了微生物生物量碳和氮、微生物功能代谢多样性及微生物群落结构,从而揭示不同的植被格局对土壤微生物生物量和多样性的影响,经研究和分析得到如下结论: (1)在植被恢复特别是大量人工林建设过程中,不同的植被恢复模式下植物群落结构及多样性都发生了很大变化。四种不同的植被格局相比较,单一的撂荒草地坡面上植物物种的丰富度最高,而其他三种坡面上植物群落受优势物种的影响较大。四种不同的植被格局下植物群落的组成存在差异,相对而言,刺槐林和撂荒草地两个单一的坡面之间相似性较高,两个林草搭配的坡面之间的相似性较高。 (2)四种不同的植被格局相比,单一的撂荒草地保水能力和改善碱性土壤方面优于其他三种植被格局,土壤含水量最高而pH值最低;草地-林地-草地的植被搭配格局更有利于土壤养分的蓄积,较其他三种植被格局含有较高的土壤有机碳和全氮。 (3)四种植被格局下土壤微生物生物量存在显著差异且不同的植被类型及植被类型在不同的坡位上对微生物的影响不同。微生物生物量碳在林地-草地-林地和单一的刺槐林地的植被格局下含量较高,与植被类型的关系较大。微生物生物量氮在四种植被格局下的变化与土壤养分的含量较为一致,在草地-林地-草地的植被格局下含量最高。 (4)MBC/SOC四种植被格局间差异显著,表现为以林地为主的刺槐林地和林地-草地-林地的植被格局高于撂荒草地和草地-林地-草地的植被格局。MBN/TN四种植被格局差异不显著。 (5)植被格局对土壤微生物群落代谢活性及功能多样性均存在较为显著的影响。对于0-10cm表层土壤,水分是微生物代谢活性和多样性的限制因子,微生物的功能多样性林地-草地-林地>撂荒草地>刺槐林>草地-林地-草地,代谢活性林地-草地-林地和草地的植被格局高于刺槐林和草地-林地-草地的植被格局,与这两种植被类型拥有较高的土壤水分和微生物多样性有关。 (6)植被格局对微生物的群落组成尤其表层土壤存在显著影响,微生物脂肪酸结构的差异主要存在于两种林草搭配的植被格局与两种单一植被之间,林草搭配的植被格局真菌菌群较单一的植被格局在微生物群落结构中的比例有所提高。对于不同菌群的含量,林地-草地-林地细菌和真菌的含量均高于其他三种植被格局。种植人工林及林草搭配的植被格局与撂荒草地相比一定程度上可以有效的提高细菌的含量。 (7)土壤养分和微生物坡面尺度上均存在明显的空间变化规律,土壤养分在坡面上的空间分布存在波浪式的规律。土壤微生物生物量沿坡顶到坡趾表层土壤呈倒S型分布,在坡顶和坡背位置含量较高且不同地形部位间差异显著。 (8)微生物生物量存在显著的季节变化,与气候的变化和植物的生长规律有关。微生物生物量碳刺槐林和林地-草地-林地植被格局在春季和夏季含量较高,而草地和草地-林地-草地在秋季含量较高,微生物生物量氮四种植被格局均表现为夏季含量最高;不同的微生物菌群在土壤剖面上的变化规律存在差异,总体来看,表层土壤中夏季和春季拥有较高的细菌含量,而10-20cm土壤秋季细菌含量较高。真菌的季节性变化趋势则为表层秋季含量较高,10-20cm土壤夏季含量最高。 (9)土壤侵蚀可以直接影响土壤有机碳、全氮、容重和电导率。可以通过影响土壤性质而间接影响土壤微生物。
英文摘要:       Vegetation restoration is the key method to prevent soil erosion, reduce soil and nutrients loss, and improve soil environment and quality. Soil microbial biomass and diversity are important biochemical index to indicate soil quality and ecosystem health because soil microorganisms are sensitive to environmental change. The study of relationship between vegetation restoration and soil microorganism could provide scientific foundation for the assessment of vegetation restoration. The purpose of this study was to examine the effects of different vegetation patterns on soil microbial biomass and diversity, soil physiochemical properties and vegetation communities; the relationship between microorganism with soil and vegetation under typical erosion conditions in the Yan Juan Gou catchment which belong to semi-arid hilly area of the Loess Plateau, China. Four types of slopes with different vegetation patterns were sampled, including F (woodland), G (grass), G-F-G (grass on the upper and lower slopes and woodland on the middle slope), and F-G-F (woodland on the upper and lower slopes and grass on the middle slope). Fumigated extraction, Biolog and PLFA methods were used to detect soil microbial biomass, soil microbial functional diversity and soil microbial community structure respectively. The results were as follows: (1) The composition and diversity of vegetation community under different vegetation restoration patterns was changed during restoration process. The richness of vegetation under G was the highest among four different vegetation patterns and the vegetation communities of others were mainly influenced by dominant species. The structure of vegetation communities under four different vegetation patterns was different, F and G were more similar and G-F-G was similar with F-G-F.
内容类型: 学位论文
URI标识: http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/35008
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黄土丘陵沟壑区不同植被格局下土壤微生物生物量及多样性研究.pdf(1023KB)学位论文--限制开放 联系获取全文

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胡婵娟. 黄土丘陵沟壑区不同植被格局下土壤微生物生物量及多样性研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2009.
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