半干旱荒漠化地区不同土地利用方式下土壤团聚体微生物量与群落功能特性分析

摘要

团聚体是土壤结构的基本单位,其数量和质量直接决定土壤肥力.土壤团聚体的形成是一个非常复杂的过程,微生物在此过程中起着非常重要的作用.内蒙古干旱、半干旱地区是中国生态环境最脆弱的地区之一,表层土壤团聚体的数量和质量,不仅直接关系到土壤接纳和储蓄雨水及营养物质的能力,而且与抑抗风蚀紧密联系.该研究从内蒙古武川县采集了林地、旱地、灌溉耕地和草地等7个不同利用方式的土壤,采用干筛法获得了>5mm、5~2mm、2~1mm、1~0.5mm、0.5~0.25mm和<0.25mm等6个不同粒径的土壤团聚体,研究了土壤团聚体内的微生物量、活性及群落结构的分布特点和规律,对提高土壤肥力和降水利用效率及降低风蚀等都将具有很大的理论和实际指导意义.主要结论如下:土壤微生物量碳含量153~336mg kg<'-1>,灌溉耕地土壤最高,在>2mm的大团聚体中的含量相对高于小团聚体;K<,>SO<,4>浸提碳含量11~59mg kg<'-1>,在<1mm的团聚体中相对较高.土壤有机碳含量高的土壤大团聚体的比例也高,微生物量碳与有机碳呈极显著的相关性.土壤全氮、微生物量氮和K<,2>SO<,4>浸提氮的含量,皆是灌溉耕地土壤最高,草地最低;不施肥的土壤,其小团聚体全氮和微生物量氮明显低于大团聚体;而有机物质输入比较多的灌溉耕地土壤,不仅其全氮含量比较高,而且小团聚体的全氮和微生物量氮也比较多,说明低肥力的土壤氮素首先在大团聚体循环,可能暗示在自然土壤生态系统,大团聚体中的氮素循环转化比小团聚体更加重要.土壤微生物量磷、有机磷含量在灌溉耕地土壤最高,草地土壤最低,在大团聚体含量高于小团聚体.土壤有机磷以中等活性和中等稳定性有机磷为主,占总有机磷的70~88﹪,其次为稳定性有机磷和活性有机磷.中等稳定性和稳定性有机磷在大团聚体中含量较高,活性和中等活性有机磷含量则在小团聚体较高.结果表明大团聚体可能是磷供给的主要来源,小团聚体则是保持土壤磷的场所.草地土壤有机磷的活性较高.灌溉耕地土壤微生物量的ATP浓度、微生物新陈代谢商和诱导呼吸量都高于其它土壤,微生物ATP含量6.54~9.32μmol g<'-1>C<,mic>,平均含量8.22μmol ATP g<'-1>C<,mic>;大团聚体的微生物ATP浓度、新陈代谢商和诱导呼吸量高于小团聚体,表明大团聚体土壤微生物的活性较高大团聚体内的养分周转速率可能较高.土壤总磷脂脂肪酸含量19.82~47.28ng g<'->,灌溉耕地最高、林地最低,脂肪酸中单烯脂肪酸的含量最高,其次为支链和直链脂肪酸.不同土壤细菌的含量差异较大,灌耕地是旱地的近3倍,真菌含量则在草地和林地土壤较高.主成分分析表明14:0 3OH是对群落组成影响最大的脂肪酸,灌溉耕地、旱地和草地土壤的群落结构比较接近,林地土壤则与它们不同.Biolog研究表明草地和灌溉耕地土壤对碳源的利用程度较高,氨基酸类、糖类、多聚物类和羧酸是土壤微生物的优势碳源种类;林地和草地土壤对氨基酸的利用程度最高、旱地和灌溉耕地则对多聚物有优势利用.主成分分析显示林地和草地、灌溉耕地和旱地土壤有相同的碳源利用模式,微生物对碳源的利用特性反映了土壤中底物的状况说明四种土壤中的微生物对有机质的分解、转化和利用能力不同,并进一步影响土壤的物质和能量循环.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明及关于论文使用授权的说明

第一章绪论

1.1研究目的和意义

1.2国内外研究现状

第二章研究内容、研究方法和研究材料概述

2.1研究内容

2.2研究思路

2.3研究材料

2.3.1研究区概况

2.3.2土壤

2.4研究方法

2.4.1分析方法

2.4.2数据统计与分析

第三章土壤团聚体中微生物量碳的分布特征

3.1前言

3.2材料与方法

3.3结果与分析

3.3.1土壤团聚体

3.3.2土壤有机碳、微生物量碳和K2SO4浸提碳

3.3.3团聚体有机碳

3.3.4团聚体K2SO4浸提碳

3.3.5团聚体微生物量碳

3.3.6微生物量碳与有机碳和K2SO4浸提碳的相关性

3.4讨论

3.5小结

第四章不同土壤团聚体中微生物量氮的分布特征

4.1前言

4.2材料与方法

4.3结果与分析

4.3.1土壤全氮、微生物量氮和K2SO4浸提氮

4.3.2团聚体全氮

4.3.3团聚体K2SO4提取氮

4.3.4团聚体微生物量氮

4.3.5微生物量氮与微生物量碳、有机碳、全氮、K2SO4浸提碳和氮的关系

4.4讨论

4.5 小结

第五章不同土壤团聚体中微生物量磷的分布特征

5.1前言

5.2材料与方法

5.3结果与分析

5.3.1土壤微生物量磷、速效磷和有机磷的分布

5.3.2团聚体微生物量磷

5.3.3团聚体速效磷

5.3.4团聚体有机磷

5.3.5团聚体有机磷分组

5.3.6微生物量磷与土壤速效磷、有机磷、有机碳及有机磷组分的相关性分析

5.4讨论

5.5小结

第六章土壤团聚体ATP及微生物活性

6.1前言

6.2材料与方法

6.3结果与分析

6.3.1土壤基础呼吸、SIR和ATP

6.3.2土壤团聚体ATP

6.3.3土壤团聚体的基础呼吸

6.3.4土壤团聚体基质诱导呼吸

6.3.5土壤基础呼吸、基质诱导呼吸和ATP含量与微生物量碳之间的关系

6.4讨论

6.4.1 ATP

6.4.2 SIR

6.4.3土壤基础呼吸

6.4小结

第七章不同土壤磷脂脂肪酸组成特征及其意义

7.1前言

7.2材料与方法

7.3结果与分析

7.3.1土壤磷脂脂肪酸组成

7.3.2土壤脂肪酸剖面的主成分分析

7.3.3土壤脂肪酸含量与微生物量碳之间的关系

7.4讨论

7.5小结

第八章Biolog ECO微平板在不同土壤微生物群落结构特征研究中的应用

8.1前言

8.2材料与方法

8.3结果与分析

8.3.1 AWCD的变化

8.3.2主成分(PCA)分析

8.4讨论

8.5小结

第九章综合讨论

第十章结论与展望

10.1结论

10.2研究特色

10.3研究展望

参考文献

致谢

附录

个人简介