Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 黄土高原半干旱生态脆弱区土壤碳、氮和微生物对不同土地管理措施和冻融循环的响应 | |
| 韩成龙 | |
| 出版年 | 2018 |
| 学位类型 | 博士 |
| 导师 | 孙国钧 ; 贾宇 |
| 学位授予单位 | 兰州大学 |
| 中文摘要 | 黄土高原半干旱区是典型的雨养农业区,同时也是世界上生态系统退化最严重的区域之一。高强度的农业生产,加强了土壤的干扰,不断破坏土壤结构,加剧了土壤质量退化。草地恢复是一种成本低、有效且环境友好型的改善土壤质量的方法。然而,在不同环境下草地恢复对土壤质量的影响是不同的。因此,在黄土高原半干旱生态脆弱区,评估不同土地管理措施中土壤属性的变化对恢复土壤质量至关重要。本研究旨在探讨黄土高原半干旱生态脆弱区不同土地管理措施对土壤碳、氮储存量和微生物的影响,并且我们以一种气候事件?冻融循环事件为例,探讨土壤碳、氮和微生物对冻融循环事件的响应潜能,以此判断草地管理与农田土壤碳、氮储存量和微生物群落功能多样性的差异,旨在为改善和优化黄土高原半干旱生态脆弱区土壤质量提供参考。我们于2014年和2015年在兰州大学黄土高原半干旱生态系统试验站选择和设计了5种管理措施的土地,分别为:(1)封育撂荒草地(13年),(2)中龄人工苜蓿草地(15年),(3)新建人工苜蓿草地(2年),(4)休闲地(2年)和(5)农田,探讨地上生物量、土壤水分、土壤容重、土壤有机碳、全氮、全磷、速效磷、土壤微生物量和酶活性的变化;并选取封育撂荒草地、中龄人工苜蓿草地和农田(小麦地)三种典型的土地管理措施土壤进行室内模拟冻融循环事件,评估土壤碳、氮和微生物群落功能多样性对冻融循环的响应。不同土地管理措施下地上生物量的输出存在显著差异,大小顺序为:农田>新建人工苜蓿草地>中龄人工苜蓿草地>封育撂荒草地>休闲地(无地上生物量)。试验结束时(2015年10月),封育撂荒草地和中龄人工苜蓿草地0–3 m土层内土壤储水量最低,新建人工苜蓿草地和农田次之,休闲地最高。生长季内土壤水分的消耗因土地管理措施和年限的不同而存在差异:封育撂荒草地和农田主要消耗0–1 m内水分,新建人工苜蓿草地消耗1–3 m内水分,而中龄人工苜蓿草地和休闲地对0–3 m内土壤水分消耗很小。表层(0–20 cm)土壤容重大小顺序为:封育撂荒草地<农田中龄人工苜蓿草地>新建人工苜蓿草地≈农田≈休闲地。土壤有机碳和全氮储存量与地上生物量呈显著的负相关,说明地上生物量的输出影响土壤碳和氮的储存。封育撂荒草地和中龄人工苜蓿草地土壤微生物量碳和氮含量显著高于其他处理。土壤微生物量碳和氮与地上生物量呈显著负相关,而与有机碳储存量呈显著正相关,说明土壤微生物量与有机碳储存密切相关。封育撂荒草地和中龄人工苜蓿草地土壤可溶性碳高于新建人工苜蓿草地、休闲地和农田,而可溶性氮刚好相反,封育撂荒草地和中龄人工苜蓿草地最低。封育撂荒草地中土壤酸性、碱性磷酸酶活性最高,中龄人工苜蓿草地次之,新建人工苜蓿草地、休闲地和农田最低且三者之间无差异。土壤磷酸酶活性与有机碳储存量呈现显著正相关关系。室内模拟的冻融循环实验结果显示,土壤呼吸在三种土地管理措施中随冻融循环过程的进行逐渐下降,并在+3℃时升高、–2℃时下降,表明土壤微生物活性对温度波动的敏感响应。有机碳储存量高的封育撂荒草地土壤呼吸量和微生物量碳、氮在冻融循环过程中最高,中龄人工苜蓿草地次之,农田最低。Biolog生态板法和主成分分析结果显示,指示微生物活性的AWCD值和指示微生物种类的McIntosh指数在封育撂荒草地中最高,中龄人工苜蓿草地次之,农田最低,表明三种不同土地管理措施的土壤微生物已经形成不同功能群,有机碳储存量高的土地管理措施中土壤微生物群落对极端条件有更强的适应能力。综上所述,黄土高原半干旱生态脆弱区封育撂荒草地和中龄人工苜蓿草地可以有效的提高土壤有机碳和全氮的储存,增加土壤微生物量以及微生物群落功能多样性。另外,在黄土高原半干旱生态脆弱区管理人工苜蓿草地时,为了恢复土壤质量,应减少地上生物量的输出。 |
| 中文关键词 | 黄土高原半干旱生态脆弱区 ; 地上生物量 ; 土壤水分 ; 土壤质量 ; 冻融循环 ; 土壤呼吸 ; Biolog生态板 ; 土壤微生物群落功能多样性 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| URL | http://kns.cnki.net/kns/detail/detail.aspx?FileName=1018829173.nh&DbName=CDFD2018 |
| 来源机构 | 兰州大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/257675 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 韩成龙. 黄土高原半干旱生态脆弱区土壤碳、氮和微生物对不同土地管理措施和冻融循环的响应[D]. 兰州大学,2018. |
| 条目包含的文件 | 条目无相关文件。 | |||||
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