亚热带植被恢复对不同粒径土壤颗粒有机碳、酶活性的影响

论文摘要

土壤有机碳（SOC）库是全球碳循环过程的重要因素。土壤酶活性对土壤碳氮磷养分的循环转化起着重要的作用,表征着土壤的肥力状况。目前,有关土地利用方式改变和不同农业经营措施对不同粒径土壤颗粒有机碳含量及其分布、酶活性的影响己有一些研究报道,然而关于植被恢复对土壤颗粒有机碳含量和分布、酶活性动态特征的影响仍少见研究报道。本研究在位于亚热带丘陵区的长沙县选取地域相邻、环境条件基本一致,不同植被恢复阶段的4种植物群落:檵木+南烛+杜鹃灌草丛（LVR）,檵木+杉木+白栎灌木林（LCQ）,马尾松+柯+檵木针阔混交林（PLL）,柯+红淡比+青冈常绿阔叶林（LAG）作为一个恢复序列,研究植被恢复过程中,不同粒径土壤颗粒有机碳含量和土壤酶活性的变化特征及其对植被因子、土壤因子共同作用的响应,揭示植被恢复过程中土壤物理固碳机制以及土壤酶活性的演变机制,为亚热带植被恢复与重建以及土壤碳库、养分管理提供科学依据。主要结论如下:（1）LCQ土壤容重最高,且显著高于LVR、PLL、LAG;随着植被恢复,>2μm砂粉粒百分含量增高,而<2μm黏粒百分含量下降,土壤质地粘质化,土壤颗粒组成由砂粉粒向黏粒转移;土壤pH为4.39～5.07,呈酸性,不同植被恢复阶段差异不显著;各土层TN、TP、AN、AP含量以及BcC、BN、BP随着植被恢复而增加;不同植被恢复阶段土壤N/P比为2.5～10.2,随着植被恢复,土壤N/P比增大,且不同植被恢复阶段之间差异显著,表明随着植被恢复,土壤受P的限制性增大。（2）随着植被恢复,4个土层SOC含量增高,LAG与其他3个林地差异显著,LAG 0—40cm土层SOC分别比LVR、LCQ、PLL增加49.80,30.83和12.58 g/kg,分别提高了65.61%,54.16%,32.51%。LAG SOC库以粉粒、黏粒有机碳为分配主体,而PLL、LCQ、LVR以粉粒、砂粒有机碳为分配主体;随着植被恢复,同一土层同一粒径有机碳含量呈增加趋势,砂粒有机碳含量的分配比例明显下降,黏粒有机碳含量的分配比例明显上升,表现为由粉粒有机碳含量向黏粒转移;同一土层颗粒有机碳（POC）/矿物结合有机碳（MOC）比值减少,土壤对SOC的固持和保护作用增强,SOC稳定性上升。（3）土壤粉粒、黏粒有机碳含量与凋落物层现存量、凋落物层N、P含量、地上部分生物量、根系生物量、群落总生物量呈极显著正相关关系,与凋落物层C/N、C/P相关性为负相关,与土壤TN、TP、AN、AP、C/P、N/P、SOC为正相关关系,与土壤容重、pH值呈极显著负相关关系;而土壤砂粒有机碳含量与土壤TN、TP、AN、AP、C/N、C/P、N/P、SOC呈极显著正相关关系,与土壤容重、pH值相关性为负相关。说明植被因子、土壤因子的改变对不同粒径土壤颗粒有机碳的含量起一定的作用。其中,根系生物量、凋落物层C、N含量和凋落物层C/P,土壤SOC、TN、AN、C/N对不同粒径土壤颗粒有机碳含量的变化影响显著。此外,SOC显著影响着砂粒有机碳含量,其次是土壤AN;粉粒受SOC影响最大,其次是凋落物层N含量;黏粒受土壤TN影响最大。（4）随着植被恢复,土壤酶活性增高,不同植被恢复阶段之间差异显著;LAG、PLL、LCQ土壤脲酶活性（URE）比LVR分别增加了69.18%、43.26%、52.57%,蔗糖酶活性（INV）分别增加了29.90%、13.32%、13.23%,酸性磷酸酶活性（ACP）分别增加了 44.29%、39.01%、18.62%,过氧化氢酶活性（CAT）分别增加了48.50%、42.74%、40.42%。4种土壤酶活性的季节变化特征不同,大体表现为:秋、夏、春季相对较高,冬季最低。4种土壤酶活性之间及其与BC、BN、BP之间存在极显著正相关关系。土壤酶活性与根系生物量、凋落物层N、P含量、地上部分生物量、群落总生物量,凋落物层现存量（除ACP外）均呈极显著正相关关系。通径分析表明,URE、INV、ACP、CAT的直接影响因素和主要影响因素均为砂粒、粉粒百分含量。此外,URE、INV、ACP、CAT活性的剩余余项通径系数较高,说明还存在其他未考虑的土壤因子。

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摘要

ABSTRACT

1 引言

1.1 研究背景

1.2 土壤有机碳的分组方法

1.2.1 物理分组法

1.2.2 化学分组法

1.2.3 生物分组法

1.3 林地不同粒径土壤颗粒有机碳的分布及其影响因子

1.3.1 林地不同粒径土壤颗粒有机碳的分布

1.3.2 影响林地不同粒径土壤颗粒有机碳分布的主要因子

1.4 林地土壤酶活性的主要影响因素

1.4.1 植被因子

1.4.2 土壤因子

1.5 研究目的及意义

2 研究地概况

3 研究方法

3.1 固定样地的设置

3.2 植物群落调查

3.3 群落生物量的测定

3.4 凋落物层有机碳、全氮、全磷含量分析方法

3.5 土壤样品的采集、处理和分析方法

3.6 土壤理化性质的测定

3.7 土壤微生物生物量的测定

3.8 不同粒径土壤颗粒有机碳组分的测定

3.9 土壤酶活性的测定

3.10 数据处理

3.10.1 各指标的计算

3.10.2 数据统计分析

4 结果和分析

4.1 不同植被恢复阶段土壤理化性质

4.1.1 不同植被恢复阶段土壤物理性质

4.1.2 不同植被恢复阶段土壤化学性质

4.1.3 不同植被恢复阶段土壤微生物生物量

4.1.4 小结与讨论

4.2 不同植被恢复阶段土壤颗粒有机碳含量的变化及其分布

4.2.1 不同林地土壤有机碳含量的变化

4.2.2 不同粒径土壤颗粒有机碳含量的分布及变化

4.2.3 不同林地土壤POC/MOC比率的变化

4.2.4 不同粒径土壤颗粒有机碳含量与植被因子、土壤因子的相关性

4.2.5 不同粒径土壤颗粒有机碳含量影响因子的主成分分析

4.2.6 不同粒径土壤颗粒有机碳含量影响因子的逐步回归分析

4.2.7 小结与讨论

4.3 不同植被恢复阶段土壤酶活性特征及其影响因子

4.3.1 不同植被恢复阶段土壤酶活性的空间分布特征

4.3.2 不同植被恢复阶段土壤酶活性的季节动态

4.3.3 不同植被恢复阶段土壤的酶指数

4.3.4 土壤酶活性之间及其与土壤微生物生物量的相关性

4.3.5 土壤酶活性与植被因子的相关性

4.3.6 土壤酶活性与土壤因子的通径分析

4.3.7 小结与讨论

5 结论

6 创新点

7 研究展望

参考文献

附录（攻读学位期间的主要学术成果）

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 王娜

导师: 方晰

关键词: 湘中丘陵区,植被恢复,土壤有机碳,比值,酶活性,酶综合指数

来源: 中南林业科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,农业基础科学,林业

单位: 中南林业科技大学

基金: 国家林业公益性行业科研专项(201504411)

分类号: S714

总页数: 81

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