火烧对喀斯特灌丛林的影响

发布时间：2020-04-11 06:23

【摘要】：火是石漠区灌丛林最常见的灾害性因子之一,而石漠区灌丛林的植被恢复是生态治理的难点与重点,然而火在我国西南喀斯特石漠区的研究是比较欠缺的。本研究通过控制火烧,以安顺市普定县石漠灌丛林为研究对象,火烧次数分别为对照(CK)、年年烧(1a)、隔年烧(2a)和隔2年烧(3a)4处理、3重复设置,通过测定过火前后土壤主要理化指标、主要酶活性及微生物数量和灌木植物多样性指数,分析火烧对黔中喀斯特石漠灌丛林土壤肥力与植物多样性的影响及作用机理、评估火的价值,可进一步为探索科学利用火烧促进石漠区灌丛林植被恢复提供理论依据与技术支撑。主要结论如下:(1)与火烧前相比,两次火烧都能提高土壤pH值和土壤过氧化氢酶活性,而使土壤有效磷含量、土壤脲酶活性和碱性磷酸酶活性降低,火烧使表土层有机质、速效钾含量增加,全磷含量降低。初次火烧使表土层蔗糖酶活性增加,再次火烧表土层蔗糖酶活性降低。两次火烧前后土壤pH值均呈表土层底土层,且第1次火烧前后土层间的pH值差异显著,而第2次火烧差异不显著;土壤有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷和速效钾含量均呈表土层底土层;土壤细菌、真菌和放线菌数量均呈表土层底土层,不同土层第1次火烧后土壤细菌、真菌和放线菌数量降低,第2次火烧后土壤细菌、真菌和放线菌数量增加。(2)火烧经过近1年的恢复,土壤蔗糖酶和碱性磷酸酶活性、土壤微生物数量与相应本底值间差异显著;土壤全氮含量在土层间差异显著,且恢复后表土层和底土层的有效磷、全氮含量升高,土壤pH值、有机质、全磷、全钾、水解氮和速效钾含量降低;表土层脲酶和过氧化氢酶活性减小,而蔗糖酶和碱性磷酸酶活性增加;底土层脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶活性增加;土壤微生物数量减少,呈表土层底土层。火烧前土壤微生物数量大小排序为放线菌细菌真菌,恢复后土壤微生物数量大小排序为细菌放线菌真菌。(3)火烧次数对土壤有机质、全磷、全钾、水解氮和有效磷含量,土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性,以及土壤放线菌数量的影响差异显著。随着火烧次数的增加,土壤有机质和有效磷含量增大,表土层脲酶活性降低,土壤蔗糖酶和过氧化氢酶活性增加,细菌和放线菌数量减少。(4)表层土壤损失率(DFS)呈第1次火烧第2次火烧的土壤指标有全氮、有效磷和全磷、土壤脲酶、蔗糖酶和碱性磷酸酶,剖面影响损失率(IFP_1)呈第1次火烧第2次火烧的土壤指标有有机质、全磷、水解氮、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶和放线菌数量,其它理化指标、微生物数量和酶活性指标变化趋势相反。(5)年度间试验林本底和火烧后恢复近1年间灌木及草本植物多样性指数值差异显著,同年内试验林对照与火烧恢复近1年间不同火烧处理灌木及草本植物多样性指数值差异不显著。自然恢复过程中,灌木Margalef指数和Shannon-Wiener指数值显著增大,Pielou指数值显著降低;草本植物Simpson指数、Shannon-Wiener指数和Pielou指数值显著降低,而Margalef指数值显著增大。(6)火烧前后表层土壤肥力指标经0-1化处理后发现不同年度间差异不显著,相同年度内差异也不显著。火烧第1年土壤综合肥量、有效肥和酶活性达最大值,连续火烧利于微生物生长,火后恢复1年后总肥量增加。(7)主成分分析将过火前后年度间土壤肥力指标划分为总肥量、有效肥量、微生物、酶活性及其他因素5个主分量,总方差分别为87.14%和83.09%;灌木植物多样性划分为植物多样性和均匀度2个主分量,总方差均为97.81%。灌木植物多样性主成分和土壤肥力主成分的直线回归方程相关性显著,火前总肥量对灌木植物多样性主成分和酶活性对灌木植物均匀度主成分的贡献率最高、火后其他因素对灌木植物多样性主成分和微生物对灌木植物均匀度主成分的贡献率最高,火后总肥量对灌木植物多样性和均匀度主成分的贡献率降低、微生物和其它因素的趋势性相反,有效肥量和酶活性对灌木植物多样性主成分的贡献率升高、对灌木植物均匀度主成分的贡献率降低,火烧对灌木林植物多样性-表层土壤系统产生了明显的综合影响。
【图文】：

恢复率,主要指标,剖面变化,理化

速效钾含量比底层土增加得更快。火后土壤主要理化指标恢复过程中，表层土主要理化指标恢复率(RFS)呈有效磷含量＞全氮含量＞pH 值＞速效钾含量＞有机质含量＞全磷含量＞全钾含量＞水解氮含量，有效磷和全氮含量恢复率呈正值、其余理化指标的相应值呈负值。土壤理化指标剖面影响恢复率(IFP2)呈全磷含量＞水解氮含量＞全氮含量＞有效磷含量＞全钾含量＞pH 值＞有机质含量＞速效钾含量，除 pH 值、有机质和速效钾含量剖面影响恢复率呈负值外、其它土壤理化指标剖面影响恢复率呈正值。火后土壤理化性质恢复过程中，表层土壤有效磷和全氮含量恢复率（RES）较高、全钾和水解氮含量恢复率较低，受实验次数的影响，表层土壤恢复率（RES）尚无法进行年度间比较。土壤全磷和水解氮含量的剖面影响恢复率（IFP2）较高、土壤有机质和速效钾含量的剖面影响恢复率较低。研究结果表明火后表层土壤有效磷和全氮含量增加较慢、全钾和水解氮含量增加较快，火后恢复期表层土壤全磷和水解氮含量增加较快、有机质和速效钾含量增加较慢。

损失率,影响率,理化,主要指标

第 1 次火烧土壤理化指标剖面影响损失率(IFP1)呈有机质含量＞全磷含量＞水解氮含量＞有效磷含量＞pH 值＞全钾含量＞全氮含量＞速效钾含量，第 2 次火烧土壤理化指标剖面影响损失率呈有效磷含量＞全钾含量＞全氮含量＞pH 值＞速效钾含量＞水解氮含量＞全磷含量＞有机质含量的变化趋势。除有机质、全磷和水解氮含量剖面影响损失率呈第 1 次火烧＞第 2 次火烧外、其它土壤理化指标剖面影响损失率呈第 2 次火烧＞第 1 次火烧，不同年度间土壤 pH 值、全氮和全钾含量剖面影响损失率在第 1 次火烧呈负值、在第 2 次火烧为正值，有机质、全磷和水解氮含量在第 1 次火烧为正值、第 2 次火烧为负值，有效磷和速效钾含量在年度间均分别呈正、负值。以上分析表明，，持续火烧会增加土壤 pH 值，全氮、全钾、有效磷和速效钾含量剖面影响损失率，而使土壤有机质、全磷和水解氮含量剖面影响损失率降低；降低表层土壤 pH 值，有机质、全钾、水解氮和速效钾含量损失率，而使表层土壤全氮、全磷和有效磷含量损失率增加。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S718.5

【参考文献】