【摘要】：退耕還林(草)生態(tài)造林工程實(shí)施對陜北黃土丘陵區(qū)脆弱生態(tài)環(huán)境改善,土壤質(zhì)量提升起到了重要作用。同時退耕后通過植物-微生物-土壤互作效應(yīng)及分異特征引發(fā)的物質(zhì)與能量流動是生態(tài)恢復(fù)過程的主要驅(qū)動因素。本研究基于時空替代方法,選取恢復(fù)年限為17、27、42年的刺槐林(RP),恢復(fù)年限為27、42年的檸條林(CK),恢復(fù)年限為42年荒草地(AF),共六個植被恢復(fù)樣地,并以鄰近不施肥坡耕地(FL)為對照,研究退耕林地植被恢復(fù)過程中不同植被類型、不同恢復(fù)年限及二者交互作用下土壤養(yǎng)分、植物碳氮磷及其計量比值、土壤酶活性、土壤細(xì)菌多樣性及其豐度等因子變化和分異特征,探究土壤養(yǎng)分及其計量比值對植物碳氮磷及其計量比、土壤細(xì)菌豐度、土壤酶活性變化響應(yīng)情況。研究結(jié)果對深入認(rèn)知退耕林植被恢復(fù)過程中植物-土壤養(yǎng)分庫的分異特征和交互作用有重要參考價值,也可為深刻揭示陜北典型流域人工林恢復(fù)功能、效應(yīng)和過程提供科學(xué)依據(jù)。得到如下主要結(jié)果:(1)退耕林地土壤養(yǎng)分變化特征陜北退耕林地,與耕地相比,0~30cm剖面深度土壤有機(jī)碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量顯著增加;在0~10cm、10~20cm、20~30cm土層中,土壤全量養(yǎng)分含量表現(xiàn)為隨土壤剖面深度增加而降低,在同種植被不同恢復(fù)年限間整體表現(xiàn)為隨恢復(fù)年限增加而增加;相同恢復(fù)年限間有機(jī)碳、全氮、氮磷比、碳磷比表現(xiàn)為檸條最高,刺槐次之,草地最低;10~20cm、20~30cm土層SOC、TN、TP含量變化波動相對較小,0~10cm土層中SOC、TN、TP含量差異更顯著(P0.05);(2)退耕林地土壤微生物特性變化特征土壤酶活性整體變化趨勢為各植被類型高于耕地。除刺槐17a林地外,各植被類型不同恢復(fù)年限均顯著(P0.05)高于耕地酶活性,四種酶中蔗糖酶活性不同土層間差異最顯著;不同土層間整體變化趨勢為隨土壤剖面深度增加而逐漸減小;相同恢復(fù)年限間脲酶、蔗糖酶、堿性磷酶活性,表現(xiàn)為草地最低,檸條略高,刺槐最高;0~10cm土層酶活性與10~20cm、20~30cm土層間差異均顯著,10~20cm與20~30cm土層間各種酶活性差異顯著性較弱;各植被恢復(fù)類型的土壤細(xì)菌豐度最高的門、綱、目分別為變形菌門(Proteobacteria)、α-變形菌(Alphaproteobacteria)、酸微菌目(Acidimicrobiales)以及放線菌目(Actinomycetales);各植被類型細(xì)菌β多樣性與耕地存在明顯差異,α多樣性變化規(guī)律不明顯。植被恢復(fù)過程,可以提高土壤酶活性,改變微生物群落結(jié)構(gòu)及豐度,進(jìn)而調(diào)節(jié)土壤碳循環(huán);(3)退耕林地植物養(yǎng)分變化特征不同植被類型葉片、林下草本、枯落物的碳(C)、氮(N)、磷(P)含量整體間差異不顯著;同一植被類型中C、N、P含量總趨勢表現(xiàn)為葉片高于林下草本,林下草本高于枯落物;林下草本碳氮比值(C/N)比值最高,枯落物次之,葉片最低;枯落物氮磷比值(N/P)比值高于葉片,葉片高于林下草本;碳磷比值(C/P)比值變化趨勢與氮磷比值(N/P)比值相同,初步判定退耕林生長受磷素限制,林下草本生長受氮素限制。植被恢復(fù)起對植物養(yǎng)分平衡起調(diào)節(jié)作用;(4)退耕林地植物-土壤-微生物互作效應(yīng)各變量集與土壤養(yǎng)分及其計量特征均表現(xiàn)為0~10cm土層互作效應(yīng)最明顯;恢復(fù)年限、海拔高度、坡向、以及坡度等樣地環(huán)境因子與全量養(yǎng)分含量整體呈正相關(guān);植物養(yǎng)分及其計量特征土壤養(yǎng)分及其計量特征變異解釋率中,相對其他指標(biāo),三層土壤中枯落物N/P與土壤養(yǎng)分及其計量特征變異解釋率最高;土壤酶活性中脲酶與蔗糖酶兩種酶活性對土壤養(yǎng)分及其計量比的影響最大;浮霉菌門、酸桿菌綱、iii1-15對0~10cm土層土壤養(yǎng)分及其計量特征相關(guān)性最強(qiáng)。綜上所述,植被恢復(fù)過程中土壤養(yǎng)分含量與酶活性得到提高;緩解植被生長過程磷素與氮素的限制;同時改善細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)與豐度,調(diào)節(jié)土壤碳循環(huán),植物-土壤碳氮磷養(yǎng)分庫間互作效應(yīng)顯著。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S154.4
【圖文】：

8陜北典型退耕林植物-土壤碳氮磷化學(xué)計量比演變與分異特征壤養(yǎng)分特征與土壤微生物學(xué)特性以及植物養(yǎng)分之間的互作關(guān)系，得出限制植物-微生物-土壤碳氮磷養(yǎng)分庫平衡的因子，即初步闡明退耕林植被恢復(fù)過程植物-土壤養(yǎng)分分異特征變化規(guī)律。1.4 技術(shù)路線

第二章 材料與方法 9第二章 材料與方法2.1 研究材料2.1.1 研究區(qū)概況研究區(qū)位于陜北黃土高原國家退耕還林示范縣安塞縣五里灣流域內(nèi)（36°51' 21″~36°53' 32″N，109°18'45″t~109°22'17″E，圖 2-1），屬暖溫帶半干旱季風(fēng)氣候，平均海拔 1364m，年均氣溫 8.9℃，年均降水量 535 mm，年際變化差異大。地形屬典型黃土高原丘陵溝壑地貌。土壤以黃綿土為主，土質(zhì)疏松、有機(jī)質(zhì)含量低、抗侵蝕能力差。該區(qū)域從上世紀(jì) 70 年代開始試驗(yàn)退耕還林，并以刺槐為主要喬木樹種，檸條為主要灌木樹種。經(jīng)過多年的人工林草植被恢復(fù)建設(shè)及水土保持綜合治理等措施，有效遏制了該地區(qū)土壤侵蝕，恢復(fù)生態(tài)效應(yīng)明顯（Ren et al. 2016），為本研究提供了良好的平臺。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2766698