黄土丘陵区植被类型对土壤微生物量碳氮磷的影响

作者:赵彤;闫浩;蒋跃利;黄懿梅;安韶山 刊名:生态学报 上传者:王丹京

【摘要】选择黄土丘陵区延河流域4种典型植被类型下的土壤为研究对象,测定了土壤微生物量碳、氮、磷和相关基本理化性质。结果表明,在此流域的典型天然草地、人工灌木林、人工乔木林和农地中土壤微生物量碳(MBC)的含量范围分别为315.15—400.89、246.56—321.25、267.76—347.05和118.96—245.14 mg/kg,土壤微生物量氮(MBN)的含量范围分别为35.87—47.63、27.63—42.89、24.66—36.20和15.64—22.56 mg/kg,土壤微生物量磷(MBP)的含量范围分别为14.14—22.96、12.89—19.75、11.54—14.40和7.23—11.59 mg/kg;土壤微生物量总体呈现出天然草地最高、人工乔、灌木林次之,且均显著高于农地的趋势,表明退耕还林还草对土壤微生物生物量有明显的促进作用。不同植被类型下,土壤微生物量碳氮比和碳磷比的变化范围分别为7.49—10.87和16.27—24.11,土壤微生物量碳、氮、磷占土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)百分比的范围分别为2.70%—4.85%、2.56%—4.45%、2.08%—5.34%。其中天然草地、人工灌木林和农地土壤的微生物量碳氮比、碳磷比均显著小于人工乔木林(P<0.05);MBC/SOC在不同植被类型下的差异不显著,MBN/TN和MBP/TP均呈现出天然草地>人工灌木林>人工乔木林和农地的趋势,且差异显著(P<0.05)。微生物量碳、氮、磷与土壤有机碳、全氮和土壤含水率呈现极显著或显著相关性,与土壤pH值呈现出不同程度的负相关性,表明植被类型对这些与土壤微生物量紧密相关的理化性质也有显著影响。

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土壤微生物量是指土壤中除活的植物体外体积小于5103m3的生物总量,主要包括细菌、真菌、藻类和原生动物等。土壤微生物量是土壤活性养分的储存库,作为土壤中物质代谢旺盛强度的指标,可以灵敏地反映环境因子、土地利用模式、农业生产活动和气候条件的变化,被用做评价土壤质量和反映微生物群落状态与功能变化的指标[1],能够较早地指示生态系统功能的变化[2]。在植被-土壤系统中,土壤微生物不仅参与养分循环和物质代谢过程,直接影响地球生物化学循环,对植物凋落物降解、养分循环与平衡、土壤理化性质改善起着重要作用[2-3],还通过改善土壤有机质等非生物因子间接影响植被生长[4-5]。土壤微生物既受地上植被的影响,又通过其自身性质的改变反作用于植被,与植被形成相互作用的反馈体系[6-7]。土壤中微生物生物量越高、微生物群落活跃程度越高,一定程度上反应该生态系统具有越强的物质循环能力和促进植被生长发育的能力。黄土丘陵沟壑区自然植被破坏严重,水土流失、土地退化等成为困扰该区可持续发展和农民脱贫致富的主要问题。目前,有关植被恢复对土壤生态系统影响的研究越来越多,但是大多集中在单一植物群落的影响[8-10],没有延伸到大区域典型植被类型下土壤微生物生物量的整体变异规律。本文以黄土丘陵区延河流域典型人工乔木林、人工灌木林、农地、天然草地四种植被类型的表层(030cm)土壤为研究对象,探讨不同植被类型与植物对土壤微生物量的影响,旨在从土壤微生物量的角度对当地典型植被类型做出评价,为该地区植被恢复状况提供参考。1材料与方法1.1研究区概况延河流域(3623'3717'N,10845'11028'E)位于陕西省北部,地处黄河中游,是黄河中游河口镇-龙门区间的一级支流,由西北向东南,流经志丹、安塞、延安,在延长县南河沟乡凉水岸附近汇入黄河。延河流域全长286.9km,总面积7687km2,平均坡度4.3,河网密度约4.7km/km2。该流域属大陆性季风气候,年均降水量约500mm,年均气温约9,从东南向西北,气候、温度具有明显的梯度变化特征。土壤类型主要是黄土母质上发育的黄绵土,主要植被类型为人工乔木林(主要植物有刺槐、辽东栎、侧柏、油松)、人工灌木林(主要植物有柠条、沙棘、荆条)、天然草地(主要植物有铁杆蒿、芦苇、长芒草、百里香、达乌里胡枝子等)和农地(主要以玉米、黄豆、土豆为主)。研究区农地施肥大致分为以复混肥为基肥,尿素等氮肥作追肥和以单质氮磷钾肥作基肥,尿素等氮肥作追肥两种方式。有机肥施用量基本维持在283358kg/hm2;化肥施用量维持在130160kg/hm2,其中氮(N)肥为100130kg/hm2,磷肥(P2O5)为410kg/hm2,钾(K2O)肥不施用或施用量很小。该区域氮肥偏施、表施、撒施现象明显,导致氮素挥发和损失严重,同时普遍施磷肥不配施有机肥,且很少分层或集中施用,导致磷肥当季利用率低。1.2研究方法1.2.1土样采集于2011年8月在研究区域内,选择流域内分布在不同部位的14种典型植物群落分别代表4种不同的植被类型。其中刺槐、辽东栎、油松和侧柏代表人工乔木林(简化为AF);沙棘、荆条和柠条灌丛代表人工灌木林(简化为AS);白羊草、铁杆蒿、茭蒿和百里香草地代表天然草地(简化为NG);土豆、黄豆和玉米代表农地(简化为CL)。各样地具体情况如表1所示。其中,人工乔木林、人工灌木林样地面积约为4000m2,农地和天然草地样地面积约为1000m2。各样地内设置3个样方作为重复,各剖面均按010cm,1030cm“S”形采集5个样混合为一个综合土样。1.2.2分析方法

参考文献

引证文献

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