放牧与刈割对草甸草原土壤微生物性状及植被特征的影响

摘要

本研究以呼伦贝尔草甸草原肉牛控制放牧试验和羊草草原刈割试验为平台，分别开展了对4种放牧强度（对照区G0.00:0.00 Au·hm-2、轻度放牧G0.23:0.23 Au·hm-2、中度放牧G0.46:0.46 Au·hm-2、重度放牧G0.92:0.92 Au·hm-2）和5种刈割频率（M1:1年1割、M2:2年1割、M3:3年1割、M6:6年1割、CK:对照）下温性草甸草原土壤和地上植被特性的研究，分析了放牧与刈割利用下土壤生物性状、地上植被与土壤理化性质的变化规律。主要结果如下:
　　(1)放牧改变了土壤微生物的组成，但不影响功能菌的优势地位。土壤总微生物量随着放牧强度的增加表现为先减少后增加的趋势，即为对照区最高，中度放牧G0.46最低，重度放牧G0.92出现小幅度的回升;细菌、革兰氏阴性菌、腐生真菌、丛枝菌根真菌(AMF)生物量也呈现相同变化。革兰氏阳性菌、放线菌生物量则随着放牧强度的增加而增加。AMF对于放牧干扰最为敏感（各放牧强度下极显著差异P＜0.01）。除趋势对应分析结果表明，对照区G0.00和轻度放牧G0.23处理下土壤的微生物群落结构较为相似，中度放牧G0.46和重度放牧G0.92处理导致微生物群落结构发生大幅度改变。有机质、速效磷是影响微生物种类和数量的重要养分因素。
　　(2)放牧利用中，氨化细菌、好气性纤维素分解菌、嫌气性纤维素分解菌的最高值出现在轻度放牧G0.23处理，好气性固氮菌、嫌气性固氮菌在中度放牧G0.46处理最多。随着放牧强度的增加，除过氧化氢酶外，碱性磷酸酶、脲酶、蔗糖酶均随放牧压力的增加显著降低（P＜0.05），植被盖度、群落生物量、植被多样性指数明显下降。各土壤微生物数量（除硝化细菌外）与地上植被物种丰富度、植被盖度、群落多样性指数、生物量均成正相关;碱性磷酸酶和脲酶均与植被盖度、群落多样性指数、群落生物量显著正相关(P＜0.05)。
　　(3)刈割干扰也会改变土壤微生物的磷脂脂肪酸组成，能够促进微生物的生长繁殖，M2、M3处理下各菌群微生物量偏高。主成分分析的排序图显示，M2、M3处理的群落结构较为相似，M6、CK处理的群落结构较为相似。细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌是决定土壤微生物群落结构的关键因子。通过对各菌群PLFAs含量与土壤养分相关性分析表明，速效磷、速效钾、pH是影响微生物数量和种类的重要养分因素。
　　(4)在刈割利用的羊草草原中，其氮素生理群以氨化细菌为主，自生固氮菌次之，纤维素分解菌最少。M1刈割处理（好气性纤维素分解菌、嫌气性纤维素分解菌）和M3刈割处理（硝化细菌、氨化细菌、嫌气性固氮菌）的微生物数量较多，对照区各微生物生理群数量都偏低。随着刈割强度的增加，碱性磷酸酶呈现降低趋势;蔗糖酶、脲酶在高强度刈割频率下活性较高，低强度下酶活性降低。刈割改变了地上植被的群落组成，有利于建群种羊草的生长;降低了地上植被的物种丰富度、多样性指数、生物量。通过对土壤微生物生理群数量、酶活性同地上植被指数的相关性分析表明，好气性自生固氮菌、纤维素分解菌与地上植被的物种丰富度、群落多样性、生物量均成负相关，反硝化细菌与地上植被指数呈正相关。相对于微生物生理群，土壤酶活性与地上植被指标的相关性更高，过氧化氢酶和碱性磷酸酶均与植被盖度、多样性指数、物种丰富度极显著正相关(P＜0.05)。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究目的和意义

1．2 土壤微生物特性的研究方法

1．3 国内外研究进展

1．3．1 天然草地土壤微生物特性

1．3．2 放牧对草地生态系统的影响

1．3．2 刈割对草地生态系统的影响

1．4 研究内容

1．5 论文项目来源

第二章 研究区域概况与研究方法

2．1 研究区域概况

2．1．1 地理位置与气候特征

2．1．2 植被特征

2．2 研究方法

2．2．1 放牧试验样地概况

2．2．2 刈割试验样地概况

2．2．3 试验方法

第三章 放牧对土壤生物性状和地上植被的影响

3．1 放牧对土壤生物-胜状的影响

3．1．1 不同放牧强度下土壤微生物群落结构的PLFAs分析

3．1．2 不同放牧强度下土壤微生物生理功能群数量的变化

3．1．3 不同放牧强度下土壤酶活性的变化

3．2 放牧对土壤理化性质的影响

3．2．1 不同放牧强度下土壤容重的变化

3．2．2 不同放牧强度下土壤养分的变化

3．3 放牧对地上植被的影响

3．3．1 不同放牧强度下植物物种优势度的变化

3．3．2 不同放牧强度下植物群落的数量特征

3．4 不同放牧强度下土壤生物指标与地上植被指数相关性分析

3．4．1 不同放牧强度下土壤生物指标与地上植被指数相关性分析

3．4．2 微生物各菌群PLFAs含量与土壤基本养分相关性分析

3．5 讨论

第四章 刈割对土壤生物性状和地上植被的影响

4．1 刈割对土壤生物性状的影响

4．1．1 不同刈割频率下土壤微生物群落结构的PLFAs分析

4．1．2 不同刈割频率下土壤微生物生理功能群数量的变化

4．1．3 不同刈割频率下土壤酶活性的变化

4．2 刈割对土壤理化性质的影响

4．2．1 不同刈割频率下土壤容重的变化

4．2．2 不同刈割频率下土壤养分的变化

4．3 刈割对地上植被的影响

4．3．1 不同刈割频率下植物物种优势度的变化

4．3．2 不同刈割频率下植物群落的数量特征

4．4 不同刈割频率下土壤生物指标与地上植被指数相关性分析

4．4．1 不同刈割频率下土壤生物指标与地上植被指数相关性分析

4．4．2 微生物各菌群PLFAs含量与土壤基本养分相关性分析

4．5 讨论

第五章 结论

参考文献

致谢

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