【摘要】：土壤侵蝕是限制當(dāng)今人類生存和發(fā)展的全球環(huán)境問題之一,其不僅引起水土流失,造成土壤養(yǎng)分含量減少,導(dǎo)致土地生產(chǎn)力下降,使土地資源遭受嚴(yán)重破壞,而且由其引起的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和酶活性等生物特性的改變,對土壤有機(jī)碳(Soil organiccarbon,SOC)固定和區(qū)域碳循環(huán)產(chǎn)生極大影響,進(jìn)而在一定程度上影響全球氣候狀況。目前,有關(guān)侵蝕誘導(dǎo)的土壤微生物及酶活性的動態(tài)變化機(jī)制尚不明確,無法精準(zhǔn)評估侵蝕過后土壤微生物等生物特性的變化趨勢。為揭示土壤微生物及酶活性對土壤侵蝕的響應(yīng)機(jī)制,本研究以南方紅壤丘陵區(qū)為研究對象,采用PCR-DGGE等分子生物技術(shù)及比較研究法,分析典型坡面和流域的侵蝕區(qū)及沉積區(qū)土壤生物特性變化特征,揭示了土壤微生物群落組成、酶活性與土壤主要理化因子之間的關(guān)系,并在此基礎(chǔ)上深入探討了土壤侵蝕-沉積作用對土壤生物特性的影響。研究獲得的主要結(jié)論如下:(1)土壤沉積作用明顯提高了沉積區(qū)土壤碳、氮含量及酶活性。坡面沉積區(qū)絕大多數(shù)土層SOC、全氮(Total nitrogen,TN)、可溶性有機(jī)碳(Dissolved organic carbon,DOC)、脲酶、酸性磷酸酶及過氧化氫酶活性均要顯著高于侵蝕區(qū)。其次,侵蝕區(qū)與沉積區(qū)土壤碳、氮含量及酶活性差異在侵蝕干擾較為嚴(yán)重的表層(0~30 cm)土壤表現(xiàn)較為明顯,侵蝕區(qū)和沉積區(qū)各層土壤SOC變異率在3.84%-36.42%之間,TN變異率范圍為54.64%~75.00%。此外,侵蝕區(qū)與沉積區(qū)SOC、TN、DOC及酶活性均隨土壤深度的增加呈現(xiàn)總體下降的趨勢。(2)土壤侵蝕顯著降低了流域內(nèi)各侵蝕區(qū)土壤微生物豐度,而侵蝕-沉積過程對土壤微生物群落組成的影響并不顯著。沉積區(qū)土壤微生物量碳(Microbial biomass carbon,MBC)高達(dá)0.90 mg g~(-1),約為侵蝕區(qū)的1.75倍。然而,侵蝕區(qū)與沉積區(qū)土壤微生物多樣性指數(shù)(H)并無顯著差異。相對于土壤微生物群落組成,微生物豐度對侵蝕的響應(yīng)更為強(qiáng)烈。其次,沉積作用能顯著提高土壤碳的有效性。流域內(nèi)沉積區(qū)土壤DOC含量高達(dá)0.334 mg g~(-1),顯著高于侵蝕區(qū)。(3)侵蝕作用下土壤酶活性與土壤碳、氮之間呈現(xiàn)顯著線性相關(guān)。除蔗糖酶外,土壤脲酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶均與SOC、TN、DOC呈現(xiàn)極顯著正相關(guān),其相關(guān)系數(shù)在0.68~0.95之間。在所檢測的理化參數(shù)中,SOC對土壤酶活性動態(tài)變化的解釋量最高,是影響土壤酶活性的主要控制因子。其次,侵蝕誘導(dǎo)的土壤理化性質(zhì)的改變對土壤微生物群落具有顯著影響。DOC對土壤微生物群落的影響最為顯著,其解釋量高達(dá)19.7%,是土壤微生物多樣性的主要控制因子。綜上所述,土壤侵蝕-沉積過程對土壤微生物豐度及酶活性具有顯著影響,而土壤微生物群落組成對土壤侵蝕的響應(yīng)特征并不明顯。土壤沉積作用顯著提高了土壤微生物豐度和酶活性,侵蝕則表現(xiàn)出相反作用。而土壤微生物群落對侵蝕?-沉積作用的響應(yīng)緩和,土壤侵蝕-沉積過程對土壤微生物群落組成并沒有顯著影響。
【圖文】：

1.2.2 土壤侵蝕對土壤有機(jī)碳的影響規(guī)律研究全球土壤有機(jī)碳庫儲量豐富且活躍，其生物地球化學(xué)循環(huán)過程被認(rèn)為是調(diào)節(jié)生態(tài)系統(tǒng)功能的一個重要過程，它的微小改變都會引起大氣 CO2濃度的很大變化。在全球氣候變化背景下，，侵蝕引起的 SOC 遷移和再分布強(qiáng)烈影響著全球碳循環(huán)過程，日益成為全球及區(qū)域碳循環(huán)研究的一個熱點問題[3]。究其原因可概括為：（1）它是全球頭號生態(tài)環(huán)境問題，每年可帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失；（2）土壤侵蝕驅(qū)動 SOC 的遷移和再分布引起的碳排放是全世界都關(guān)心的政治問題；（3）氣候變化可能改變區(qū)域水文循環(huán)，使持續(xù)干旱和暴雨等極端事件增多，進(jìn)一步加劇土壤侵蝕。水蝕條件下坡面 SOC 的遷移和再分布是一個非常復(fù)雜的物理化學(xué)過程，受氣候、土壤性質(zhì)、土地利用狀況及地形等眾多因素的影響[28]。根據(jù)裴會敏等[29]對侵蝕條件下土壤有機(jī)碳的流失研究，可將 SOC 在水蝕條件下的遷移、再分布過程分為 3 個部分：（1）水力侵蝕加速土壤淋溶作用，使許多溶解性有機(jī)碳（Dissolved organic carbon, DOC）伴隨下滲的水分向深層遷移；（2）侵蝕區(qū)地表動植物殘體、泥沙隨坡面徑流向坡下運輸，導(dǎo)致大量 DOC 和顆粒有機(jī)碳發(fā)生橫向遷移；（3）大部分流失的 SOC 隨泥沙遷移至沉積區(qū)深埋。

第 5 章 侵蝕影響下土壤生物特性與理化因子的關(guān)系研究土壤侵蝕-沉積對土壤酶活性的影響坡面各部位及各土壤深度酶活性，分土壤酶活性分布格局及動態(tài)變化。第 4 章 微生物對侵蝕誘導(dǎo)的土壤理化特應(yīng)機(jī)制研究在完整流域內(nèi)比較分析侵蝕區(qū)及沉積區(qū)生物量及群落組成的分布特征，揭示侵蝕-沉生物的動態(tài)變化。第 1 章 緒論介紹了研究背景與意義、國內(nèi)外研究進(jìn)展、研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)、技術(shù)路線等。第 2 章 實驗材料與方法介紹研究區(qū)概況、樣品的采集、樣品分析項目與測定、數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計分析。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S157;S154

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2681019