滇西典型山地不同利用类型下的土壤生化作用研究

摘要

土壤生态系统的好坏直接影响着人类的文明和社会的发展。澜沧江流域的洱源山区，由于人口膨胀，粮食短缺、资源枯竭导致环境恶化、生态失衡，引发了一系列土壤质量退化问题，是滇西脆弱山地生态环境较具代表性的一个缩影。土壤生化作用是土壤微生物在土壤物质转化过程中的具体功能作用是土壤生物学活性的集中体现，土地利用方式作为人类利用土地各种活动的综合反映，是影响土壤生化活性，进而影响土壤质量变化最普遍、最直接、最深刻的因素。研究不同土地利用方式下的土壤生化作用强度有助于了解土地利用变化对土壤质量的影响，从而为制定合理的土地管理措施，实现土地利用的可持续发展提供基础科学依据。
　　 本文通过对云南滇西大理洱源山区人为干扰下六种不同利用类型的土壤生态系统的理、化性质及生物学性质进行分析，从土壤生物学角度定量研究土壤生化作用与土壤退化的关系，探讨土壤生化作用强度在指示土壤退化中的意义，全面论述其退化的原因、机理及退化的内在联系，为退化山地土壤的恢复与可持续利用提供理论依据，对指导该区乃至整个中国西南相类似山区退化土壤生态系统的恢复与重建具有重要意义。
　　 通过对滇西典型山地土壤生态环境退化信息的提取，并根据人为活动干扰对该地区土壤环境退化的影响程度，以空间代替时间的方法，选取未受人为干扰或干扰少的原生植被旱冬瓜(Alnus nepalensis)林地的土壤作为研究参照，选取遭受人为干扰破坏演替为次生林或人工栽培植被后的五种不同利用类型：云南松林(Pinusyunnanensis)、桉树纯林(Eucalgptus spp.)；桤木+圣诞树(Alnus cremastogyne+Acacia dealbata)的混交林；梨树(P，rus bretschneideri)果园林；玉米(Zea mays)等耕地的土壤作为研究对象，采用野外采样和室内实验分析相结合的方法，根据研究目的进行土壤生物学活性和土壤养分的测定。对比人为干扰后各种土壤利用类型与保存良好植被类型下土壤的养分和土壤生物学活性的差异，分析不同利用类型下土壤的养分和生物学性质在不同人为活动干扰强度下的变化和响应信息，探讨退化土壤的恢复对策。
　　 土壤的理、化性质及生物学活性总体表现为天然林较人工林好，混交林较纯林好，无论是哪一种利用类型均表现出林地土壤的理化性质愈好，其土壤的生物学活性愈高。研究结果表明：不同利用类型对土壤生化作用的影响都达到了显著影响水平，土壤生化作用强度与土壤养分含量变化趋势一致，均随土层深度的增加而降低；不同利用类型的土壤生化作用与生态因子之间，土壤理、化性质与土壤生物学性质之间均存在着不同程度的相关性，土壤生化作用对土壤利用类型和土壤理化性质变化做出明显响应，是表征土壤生产力和土壤肥力的重要指标；土壤利用类型、人为活动对土壤生化作用的影响主要集中在表层(A层)；六种利用类型A层土壤的呼吸作用是B层土壤的5.685～3.089倍，氨化作用是B层土壤的3.193～1.511倍，硝化作用是B层土壤的1.869～1.084倍，纤维素分解是B层土壤的2.149～1.436倍；不同利用类型土壤生化作用存在较大差异，早冬瓜林地聚积了丰富的养分，土壤生态环境良好，微生物数量丰富，使土壤的生化作用强度大于其它利用类型林地的土壤。A层土壤生化作用中，土壤呼吸作用强度为旱冬瓜林>耕地>果园>混交林>云南松林>桉树林，氨化作用强度为：旱冬瓜林>混交林>果园>耕地>云南松林>桉树林，硝化作用强度顺序是：旱冬瓜林>混交林>果园>耕地>桉树林>云南松林，纤维素分解作用强度为：旱冬瓜林>果园>耕地>混交林>桉树林>云南松林，B层土壤的呼吸作用强度依次是旱冬瓜林>混交林>桉树林>果园>云南松林；氨化作用强度依次是旱冬瓜林>混交林>果园>云南松林>桉树林；硝化作用强度为旱冬瓜林>混交林>果园>桉树林>云南松林：纤维素分解作用为旱冬瓜林>混交林>果园>云南松林>桉树林；微生物和酶活性在不同利用类型中的分布趋势与土壤生化作用强度趋势有一定程度的相似性，土壤生化作用与土壤细菌、土壤脲酶的相关性最高，达到极显著的相关水平，其次为土壤蔗糖酶，蛋白酶过和氧化氢酶，然后为真菌，此外土壤的放线菌与土壤的呼吸作用、氨化作用、纤维素分解作用的相关性均不显著，并与土壤的硝化作用呈现负相关；不同利用类型间土壤生化作用间的相关性同土壤生化活性强度大小一样能明显的显示土壤的退化程度，随着退化程度的加深，土壤生化作用间的相关性逐渐降低，各生化作用之间的协调能力下降，不同利用类型土壤生化作用之间的相关性不同。旱冬瓜林地土壤生化作用之间均存在显著相关或极显著相关性，且相关性出现显著的负相关，协调能力大于其它5种利用类型的土壤，云南松林地土壤生化作用之间的相关性最低，协调作用最差，其它4种利用类型介于两者之间；除旱冬瓜林地土壤外的其它5种利用类型均存在不同程度的退化。其中云南松林与桉树林退化最为严重，A层土壤退化指数分别是-70.439％和-67.348％，B层分别是-65.107％和-64.522％。退化程度A层为：云南松林>桉树林>耕地>梨树果园>混交林；B层为：桉树林>云南松林>梨树果园>混交林；B层土壤的生物学活性受利用类型的影响小于A层土壤。
　　 滇西典型山地的土壤退化、质量下降与人为活动干扰有着直接或间接的关系。对该山区的土壤恢复在因地制宜、适地适树的原则下，主要靠改善土壤的理、化性质来增加微生物的数量给予微生物适合的环境条件增强土壤酶活性提高土壤的生化活性及土壤内的物质、能量循环。

目录

文摘

英文文摘

声明

引言

1. 国内外研究现状及展望

1.1 研究的可行性及创新点

1.2 研究的目的意义

1.3 国内、外土壤生物学性质研究现状、趋势

1.3.1 微生物的研究现状、趋势

1.3.2 酶活性的研究现状、趋势

1.3.3 土壤生化作用的研究现状、趋势

1.4 土壤生物学活性研究存在问题及发展趋势

2. 研究地区自然概况

2.1 自然条件

2.1.1 地理位置

2.1.2 土壤及母质

2.1.3 气候特征

2.1.4 植被类型

2.2 生态环境状况

2.2.1 土壤退化，生产力低下

2.2.2 水土流失严重

3. 研究方法

3.1 样地的选择和土壤样品采集

3.1.1 样地选择

3.1.2 土壤样品采集

3.2 研究方法

3.3 数据处理分析

3.4 研究的技术路线

4. 结果分析

4.1 不同利用类型土壤性质、微生物及酶活性特征分析

4.2 不同利用类型下土壤生化作用的变化及响应

4.2.1 不同利用类型土壤呼吸作用的变化及响应

4.2.2 不同利用类型下土壤氨化作用和硝化作用的变化及响应

4.2.3 不同利用类型下土壤纤维素分解作用变化及响应

4.3 不同利用类型土壤生化作用的空间变化

4.4 土壤生化作用与土壤生态因子之间的相关性

4.5 生化作用强度与土壤微生物、酶活性的相关性

4.6 不同利用类型土壤生化作用与土壤退化程度关系分析

4.7 不同利用类型土壤生化作用、理化性质与土壤退化指数关系分析

5. 结论与讨论

5.1 研究结论

5.2 讨论

参考文献

致 谢