【摘要】：森林生態(tài)系統(tǒng)植物性養(yǎng)分的歸還經(jīng)碎屑食物鏈并通過土壤微生物的生物化學降解完成。土壤動物不僅可以通過取食、混合以及改變土壤物理特性等方式直接參與植物殘體分解和養(yǎng)分周轉,而且通過自身遷移、搬運傳播、選擇性捕食控制等作用間接調(diào)控凋落物分解。因此,土壤動物的多樣性和生態(tài)功能與森林地表碎屑食物鏈的物質(zhì)循環(huán)過程密切相關。采用萘等化學抑制劑控制土壤動物是研究其生態(tài)功能的主要手段之一。然而,一些研究發(fā)現(xiàn)萘在抑制土壤動物的同時會對某些土壤生化特性(如土壤養(yǎng)分、酶活性和微生物群落)產(chǎn)生一定影響,即“非目標效應”,且對土壤呼吸、養(yǎng)分周轉和微生物活性等的非目標效應及其抑制效率隨土壤動物類群、植被類型和環(huán)境條件的不同存在差異。這導致對不同生態(tài)系統(tǒng)中土壤動物功能的研究結論具有較大的不確定性。因此,采用萘探究特定生態(tài)系統(tǒng)中土壤動物生態(tài)功能的關鍵是認識其非目標效應和抑制效率。本研究以青藏高原東緣的川西亞高山針葉林為研究對象,于2016年1月-2017年12月通過原位實驗研究了萘對川西亞高山針葉林土壤動物的抑制效率及其對土壤呼吸、可溶性養(yǎng)分、酶活性和微生物生物量的非目標效應,以期為采用萘作為抑制劑研究亞高山森林物質(zhì)循環(huán)過程中土壤動物與微生物的相互作用提供技術支撐。主要結果如下:(1)萘處理顯著降低了大型和中小型土壤動物的個體數(shù)量和類群數(shù)量。對照組土壤動物的平均個體捕獲量和平均類群捕獲量分別為2477和162.6,而萘處理下僅為487和77.8。相對于對照,萘處理下的大型和中小型土壤動物的個體捕獲量分別降低78.51%和80.79%,類群捕獲量分別降低56.09%和47.14%。(2)萘處理顯著影響土壤呼吸速率,但萘處理和時間的交互作用不明顯。萘處理和對照的土壤呼吸速率在時間上呈單峰曲線。萘處理和對照的土壤呼吸速率均在8月最大,在1-2月最小。二者的土壤呼吸速率在2017年7月和8月表現(xiàn)出顯著差異,其余時期均無顯著差異。(3)在亞高山植被生長季節(jié)(4-10月),萘處理和對照的土壤可溶性碳(DC)、氨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量均表現(xiàn)出先下降后升高的趨勢,土壤可溶性氮(DN)含量則無明顯變化規(guī)律。萘處理和對照的DC和DN含量均在4月最高,但DC含量在6月最低,DN含量在10月最低。萘處理顯著影響DC、DN含量,但對氨態(tài)氮和硝態(tài)氮含量影響不顯著。(4)在亞高山植被生長季節(jié),蔗糖酶和脲酶活性表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,而硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性表現(xiàn)出先降低后升高的趨勢,年際間不同酶活性的變化程度存在一定差異。在兩個植被生長季節(jié),萘處理和對照的硝酸還原酶均在4月最高、8月最低,亞硝酸還原酶均在10月最高、6月最低。萘處理對蔗糖酶、脲酶、硝酸還原酶和亞硝酸還原酶活性均無顯著影響。(5)土壤微生物生物量碳(MBC)、氮(MBN)具有明顯的時間動態(tài),即MBC含量表現(xiàn)出先升高后降低的趨勢,MBN含量則表現(xiàn)出先降低后升高的趨勢。萘處理和對照的MBC和MBN含量均在8月最低,但MBC含量在6月最高,而MBN含量在4月最高。MBC/MBN在4月較低,隨后一直維持在較高水平。萘處理與對照之間的MBC在2016年4月和10月差異顯著,MBN在2016年8月存在差異顯著,MBC/MBN在2017年4月和6月差異顯著。綜上所述,萘在川西亞高山森林土壤中有效抑制土壤動物群落,其非目標效應影響并未明顯改變土壤呼吸速率、土壤養(yǎng)分含量和微生物活性的動態(tài)特征,在某些時期對土壤呼吸和可溶性有機質(zhì)具有一定程度的影響。因此,采用萘作為抑制劑研究川西亞高山森林土壤動物群落生態(tài)功能具有一定的可操作性。
【圖文】：

圖 1 樣地示意圖Fig.1 Diagram of the sample plot每個樣方內(nèi)劃分 4 個斑塊，隨機選擇 1 個作為處理組和 1 個作為對照組，另外 2 個未選樣方作為凋落物試驗樣方。4 quadrats was divided in each sample plot, one of them was selected randomly astreatment and one of them as control, and other unsekected quadrats were used in litterdecomposition test.3.3.3 環(huán)境監(jiān)測與樣品采集自 2015 年 11 月起，在樣地內(nèi)的各個斑塊按照對角線均勻設置 5 個 PVC 環(huán)(直徑20cm, 高 6cm，平行地表插入土壤約 3cm，環(huán)上沿平整光滑無破損)。采用 LI-8100A土壤碳通量自動測量系統(tǒng)(Li-Cor, Inc, NE, USA)對處理和對照樣方內(nèi)土壤呼吸進行監(jiān)測，每月中旬測定土壤呼吸(單位 R/μmol m-2 s-1)，，測定時間為早上 10 點至 11 點。在測量的前一天整齊地剪去環(huán)內(nèi)所有植物的地上部分，不破壞環(huán)內(nèi)的土壤。每次測定時，

圖 2 萘處理對川西亞高山森林土壤動物個體和類群捕獲量的抑制效果Fig.2 Inhibitory effects of naphthalene on individual catches and group catches of soil fauna in thesubalpine forest of western Sichuan, China.A: 大型土壤動物 Macrofauna; B: 中小型土壤動物 Meso- and Microfauna.**表示萘處理極顯著(P<0.01)影響捕獲的土壤動物個體和類群數(shù)量.**mean naphthalene significantly affects (P<0.01) individual catches and group catches of soil fauna.表 1 川西亞高山森林土壤動物個體和類群的年平均捕獲量Table1Annual average catches of individuals and groups of soil fauna in subalpine forest of westernSichuan, China.年份Year類型Monoid平均個體 Individuals 平均類群 Groups對照 Non-naphthalene 處理 Naphthalene 對照 Non-naphthalene 處理 Naphthalene2016大型 251.08±47.45 57.67±11.45 46.5±3.48 21.58±2.50中小型 987±116.16 158±21.30 35.75±0.89 17.67±2.04總計 1238.08±162.27 215.67±31.18 82.25±4.25 39.25±4.302017大型 235.5±35.64 46.92±5.93 44.67±4.84 18.5±2.07中小型 1003.67±125.56 224.42±28.63 35.67±0.24 20.08±0.72
【學位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：S714

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本文編號：2636359