Knowledge Resource Center for Ecological Environment in Arid Area
| 宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤微生物矿化响应 | |
| 孙忠超 | |
| 出版年 | 2020 |
| 学位类型 | 硕士 |
| 学位授予单位 | 宁夏大学 |
| 中文摘要 | 本文以宁夏东部荒漠草原人工灌丛引入过程形成草地-灌丛镶嵌体为研究对象,根据生态界面理论,选取荒漠草地(desert grassland,DG)、草地边缘(grassland edge,GE)、灌丛边缘(shrubland edge,SE)、灌丛地(shrubland,SL)为主要转变样地,采用野外定期观测、不同降雨梯度下原位矿化以及室内模拟湿润、干旱(+40%,-40%)和枯落物(蒙古冰草Agropyron mongolicum、柠条Caragana korshinskii)添加下土壤微生物矿化试验方法,开展荒漠草原向灌丛地人为转变过程中植被、土壤微生物的矿化特征研究,以期揭示荒漠草原向灌丛地人为转变过程中植被地境演变特征及全球气候变化下植被转变对土壤微生物矿化作用的影响,为荒漠草原恢复可持续性提供理论依据和数据参考。主要结果如下:(1)转变过程中,荒漠草地与两边缘样地均在丰富度、多样性和均匀度指数方面无显著差异,而灌丛地显著低于其它样地(P<0.05),较荒漠草地分别显著下降了 37.0%、42.4%、35.2%。灌丛地植被优势度指数显著高于荒漠草地、草地边缘、灌丛地边缘(P<0.05),分别高出65.8%、72.2%、67.7%。草本地上生物量呈先上升后降低的变化趋势且均在草地边缘最高,而灌木地上生物量呈逐渐增加的变化趋势且均在灌丛地最高。(2)转变过程中,各转变样地0～200 cm 土层土壤水分表现为荒漠草地>草地边缘>灌丛边缘>灌丛地,其中荒漠草地、草地边缘土壤水分季节动态积极响应降雨变化,而灌丛边缘、灌丛地随季节变化呈降低趋势,秋季以补充深层次耗水为主;各转变样地0～100 cm 土层土壤水分物理特性在两边缘样地均呈波动边界效应,除容重表现为灌丛地>荒漠草地外,土壤饱和持水量、毛管孔隙度、毛管持水量、非毛管孔隙度、田间持水量均表现为荒漠草地>灌丛地。(3)转变过程中荒漠草地和草地边缘0～60 cm 土层土壤有机碳、全氮、全磷均显著高于灌丛边缘和灌丛地,而在60～100 cm 土层稍有差异;各转变样地土壤分形维数变化介于1.02～2.58之间,灌丛地均显著低于其他样地,且灌丛边缘和灌丛地分形维数变异系数均高于荒漠草地和草地边缘,土壤抗侵蚀能力逐渐下降。(4)转变过程中,土壤细菌数量表现为荒漠草地和灌丛地无显著差异(P>0.05),均高于两边缘样地(P>0.05);真菌数量表现为灌丛边缘和灌丛地显著高于荒漠草地和草地边缘;放线菌数量则表现为逐渐降低趋势,其中荒漠草地最高,达293.3 10-3 cfu/g;各转变样地土壤蔗糖酶无显著差异(P>0.05),而土壤过氧化氢酶、脲酶、碱性磷酸酶、微生物量碳、氮均呈逐渐降低趋势,其中灌丛地显著低于荒漠草地(P<0.05),降幅分别55.6%、54.7%、49.4%、39.7%、76.4%。(5)转变过程中,各转变样地植丛和空斑的NH4+-N含量趋向于平缓,且不同培养期无显著差异(P>0.05);NO3--N含量呈逐渐升高的变化趋势且灌丛地>荒漠草地;而植丛的无机氮含量均高于空斑。植丛各转变样地均表现为逐渐下降的变化趋势,其中灌丛地较荒漠草地净硝化速率、净氨化速率、净矿化速率分别下降了 142.2%、226.5%、593.2%,而空斑趋向于稳定。各转变样地随降雨梯度的增加荒漠草地土壤NH4+-N含量呈潜在的增加趋势,两边缘样地无显著差异(P>0.05),而灌丛地土壤NH4+-N含量呈先降低后增加的变化趋势;荒漠草地、草地边缘、灌丛边缘土壤NO3--N含量无显著差异(P>0.05),而灌丛地呈增加的变化趋势;各转变样地土壤净硝化速率、净氨化速率、净矿化速率的变化均值范围为-0.084～0.022 mg kg-1 d-1,-0.010～0.010 mg kg-1 d-1,-0.094～0.029 mg kg-1 d-1,其中灌丛地显著低于荒漠草地(P<0.05),且除两边缘外,荒漠草地和灌丛地多在减雨20%达最低值。(6)不同水分和枯落物(蒙古冰草、柠条)添加实验表明:土壤净矿化速率各样地转变过程高低水分添加差异不显著,且高水分添加下的各样地净矿化速率在枯落物添加下显著低于对照,但在低水分处理下的灌丛枯落物添加随样地转变显著高于草本添加和对照。在荒漠草原向灌丛地转变过程中水分、枯落物、样地三者之间的交互作用对土壤微生物矿化共同驱动,特别是在干旱条件下柠条枯落物在转变过程中更易于荒漠草原土壤微生物的矿化。 |
| 中文关键词 | 草原灌丛化 ; 人为转变过程 ; 土壤微生物矿化 ; 降雨梯度 ; 枯落物添加 |
| 语种 | 中文 |
| 国家 | 中国 |
| 中图法分类号 | S812 |
| 来源机构 | 宁夏大学 |
| 资源类型 | 学位论文 |
| 条目标识符 | http://119.78.100.177/qdio/handle/2XILL650/355376 |
| 作者单位 | 宁夏大学 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 孙忠超. 宁夏东部荒漠草原向灌丛地人为转变过程土壤微生物矿化响应[D]. 宁夏大学,2020. |
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