火对塔河森林土壤微生物及酶活性的干扰作用

摘要

火是大兴安岭森林生态系统重要的自然干扰之一，影响着森林生态系统的平衡与演替，其对森林生态系统的干扰不仅体现在地上生物部分，而且表现在地下土壤生态系统方面。火对森林土壤生态系统具有明显的干扰作用，其对土壤微生物、土壤酶活性及土壤理化性质均具有重要影响，可引起森林土壤物理、化学和生物学特性的改变。土壤微生物、土壤酶活性是衡量土壤状况的重要标准，对火后森林土壤微生物、土壤酶活性的调查对于评估火后土壤退化程度，认识北方森林火生态规律，科学进行林火管理均具有重要意义。
　　为探寻火对大兴安岭地区典型森林生态系统土壤的干扰规律，本研究通过点烧实验和过火林地调查的方法研究了火对塔河地区白桦落叶松及樟子松森林生态系统土壤微生物、酶活性及土壤理化性质的即时与短期干扰作用，并细致分析了不同强度火干扰的扰动程度，同时深入探讨了林型及坡向对不同火强度扰动程度的影响。在综合分析火对土壤微生物、酶活性的干扰作用以及火干扰后土壤理化性质的变化后，本文可以得出以下
　　结论:
　　(1)火对白桦落叶松林及樟子松林土壤微生物、土壤酶活性、土壤理化性质均具有干扰作用，其扰动程度受到火强度的影响。不同火强度干扰后的土壤微生物、酶活性常呈现显著性差异，表明火强度对扰动程度具有重要影响，是决定扰动程度的关键因子。
　　(2)火强度不但影响到火后土壤微生物、酶活性、理化性质变化的幅度，而且决定其变化趋势，低强度火有刺激土壤微生物群落，增加微生物含量，提高代谢活性与多样性水平的趋势，而高强度火则有减少土壤微生物量，降低代谢活性与多样性水平的趋势，而中等火干扰的影响效果则因林型而存在差异，既有积极影响也具有消极影响。
　　(3)各火强度的扰动程度受到林型的影响。各强度火干扰后土壤微生物、酶活性、理化性质的扰动程度因林型不同而多表现出差异。同等火强度干扰后，白桦落叶松林和樟子松林土壤微生物、酶活性指标在变化幅度与变化趋势常呈现出明显不同。典型表现为在白桦落叶松林，中等强度火干扰对土壤微生物具有消极影响，但却对樟子松林土壤微生物具有积极影响。
　　(4)东、西坡向火后各强度土壤微生物分布规律的差异较小，除放线菌含量外，其它指标均相同，但坡向对土壤酶活性及土壤养分的分布规律影响较大，除磷酸酶、过氧化氢酶、铵态氮、全磷、全钾、速效钾、pH外其它指标的分布规律均不同。
　　(5)火对森林土壤微生物及酶活性具有即时干扰作用，可以在短时间内引起土壤微生物、酶活性的变化，导致土壤微生物数量降低、总代谢能力下降群落水平降低，土壤磷酸酶、过氧化氢酶、脲酶、蔗糖酶活性的下降。土壤微生物、酶活性及理化性质的即时变化程度与火后土壤平均温度、最高温度具有紧密的联系。
　　(6)火干扰后，土壤微生物含量与土壤微生物代谢能力、群落水平之间表现出显著相关性，土壤酶活性之间表现出相互影响。而土壤理化性质对土壤微生物、土壤酶活性均具有显著影响。

目录

摘要

1 绪论

1．1 课题背景

1．2 火干扰对土壤微生物量的影响

1．2．1 火干扰后土壤微生物量的变化

1．2．2 火强度和含水率对土壤微生物量的影响

1．3 火干扰对土壤微生物群落结构及其功能多样性的影响

1．3．1 火干扰对土壤真菌与细菌比率的影响

1．3．2 火干扰对细菌群落结构的影响

1．3．3 火干扰对森林土壤真菌群落结构的影响

1．3．4 火干扰对微生物功能多样性的影响

1．4 火干扰对森林土壤微生物活性的影响

1．4．1 火干扰后土壤微生物活性的变化

1．4．2 相关因素的影响

1．5 火干扰对森林土壤酶活性的影响

1．5．1 火干扰后土壤酶活性的变化

1．5．2 相关因素的影响

1．6 本研究的目的和意义

1．7 本研究的技术路线

2 研究区域概况

2．1 地形地貌

2．2 气候条件

2．3 森林植被

2．4 森林土壤

2．5 森林火灾

3 研究方法

3．1 样地设计

3．1．1 点烧实验样地设计

3．1．2 过火林地调查样地设计

3．2 土样采集

3．3 实验室分析

3．3．1 土壤微生物实验室分析

3．3．2 土壤酶活性实验室分析

3．3．3 土壤主要理化性质实验室分析

3．4 数据处理

4 火对森林土壤微生物的干扰作用

4．1 火对土壤微生物的即时干扰作用

4．1．1 火后土壤微生物的变化

4．1．2 土壤微生物相对变化率与温度的相关性

4．2 火对土壤微生物量的短期干扰

4．2．1 不同林型火干扰后土壤微生物量的变化

4．2．2 不同坡向火干扰后土壤微生物量的变化

4．3 火对土壤微生物群落结构的短期干扰

4．3．1 火对土壤细菌含量的短期干扰

4．3．2 火对土填放线菌含量的短期干扰

4．3．3 火对土壤真菌的短期干扰

4．3．4 火后土壤微生物群落结构的变化

4．4 火对土壤微生物活性的短期干扰

4．4．1 火对土壤微生物总体代谢能力的短期干扰

4．4．2 火对土壤微生物功能多样性的短期干扰

4．4．3 火对土壤微生物群落均匀度的短期干扰

4．5 土壤微生物相关分析

4．6 本章小结

5 火对森林土壤酶活性的干扰作用

5．1 火对土壤酶活性的即时干扰

5．1．1 火后土壤酶活性的变化

5．1．2 温度与土壤酶活性变化的相关性

5．2 火对磷酸酶活性的短期干扰

5．2．1 不同林型火干扰后土壤磷酸酶活性的变化

5．2．2 不同坡向火干扰后土壤磷酸酶活性的变化

5．3 火对过氧化氢酶活性的短期干扰

5．3．1 不同林型火干扰后土壤过氧化氢酶活性的变化

5．3．2 不同坡向火干扰后土壤过氧化氢酶活性的变化

5．4 火对脲酶活性的短期干扰

5．4．1 不同林型火干扰后土壤脲酶活性的变化

5．4．2 不同坡向火干扰后土壤脲酶活性的变化

5．5 火对蔗糖酶活性的短期干扰

5．5．1 不同林型火干扰后土壤蔗糖酶活性的变化

5．5．2 不同坡向火干扰后土壤蔗糖酶活性的变化

5．6 土壤酶活性相关分析

5．6．1 土壤酶间相关分析

5．6．2 土壤酶活性与土壤微生物相关分析

5．7 本章小结

6 火对森林土壤主要理化性质的干扰作用及其与土壤微生物、酶活性的相关性

6．1 火森林土壤理化性质的即时干扰

6．1．1 火后土壤理化性质的变化

6．1．2 温度与土壤理化性质变化的相关性

6．2 火对森林土壤含水率的短期干扰

6．2．1 不同林型火后土壤含水率的变化

6．2．2 不同坡向火后土壤含水率的变化

6．3 火对森林土壤pH的短期干扰

6．3．1 不同林型火后土壤pH的变化

6．3．2 不同坡向火后土壤pH的变化

6．4 火对森林土壤有机质含量的短期干扰

6．4．1 不同林型火后土壤有机质含量的变化

6．4．2 不同坡向火后土壤有机质含量的变化

6．5 火对森林土壤全碳含量的短期干扰

6．5．1 不同林型火干扰后土壤全碳含量的变化

6．5．2 不同坡向火干扰后土壤全碳含量的变化

6．6 火对森林土壤碳氮比的短期干扰

6．6．1 不同林型火干扰后土壤碳氮比的变化

6．6．2 不同坡向火干扰后土壤碳氮比的变化

6．7 火对森林土壤全量养分含量的短期干扰

6．7．1 火对土壤全氮含量的短期干扰

6．7．2 火对土壤全磷含量的短期干扰

6．7．3 火对土壤全钾含量的短期干扰

6．8 火对森林土壤速效养分含量的短期干扰

6．8．1 火对土壤铵态氮含量的干扰

6．8．2 火对土壤硝态氮含量的干扰

6．8．3 火对土壤有效磷的短期干扰

6．8．4 火对土壤速效钾的短期干扰

6．9 土壤理化性质相关分析

6．9．1 土壤理化性质间相关性

6．9．2 土壤理化性质与土壤微生物群落的相关性

6．9．3 土壤理化性与土壤酶活性的相关性

6．10 本章小结

7 结论与讨论

7．1 结论

7．2 讨论

7．3 创新点

7．4 展望

参考文献

附录

攻读学位期间发表的论文

致谢

个人简历

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