两种农药对红松混交林、人工纯林土壤微生物群落功能多样性的影响

发布时间：2017-04-07 15:13

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【摘要】：在森林病虫害防治过程中,农药在有效抑制了森林病虫害蔓延和发生的同时还对生态环境造成了污染,极大降低了森林生态效益。以往,人们主要关注了农药对森林地一上植被生态系统的影响,却忽略了农药在土壤中残留所引起的地下土壤生态环境的改变。土壤微生物做为森林土壤生态系统的重要组成部分,是反映土壤质量的敏感性指标,已广泛的用于评价农药等污染物的生态安全性。因此,通过研究农药对土壤微生物的影响能够正确反映森林土壤生态系统的健康状况,对农药的科学使用和森林生态环境的保护具有现实意义。本研究以臭冷杉红松林(Abies nephrolepis)、紫椴红松林(Tilia amurensis)两种红松混交林及兴安落叶松林(Larix gmelinii)、白桦林(Betulla platyphylla)两种人工纯林为研究对象,以农药百菌清和氰戊菊酯为试材,采用土壤学常规实验技术研究了农药对4种林型土壤理化性质、土壤酶活性的影响规律：采用稀释平板法、氯仿熏蒸浸提法分析了农药对土壤微生物数量、微生物量的影响规律;采用BIOLOG微平板法研究了农药对土壤微生物群落功能多样性的影响规律；最后采用气相色谱法分析了农药在4种林型土壤中的残留消解动态。研究结果表明：1、农药对不同林型土壤理化性质、酶活性的影响百菌清和氰戊菊酯对4种林型土壤含水率、有机质含量、pH值无显著影响。对土壤水解氮、速效钾、有效磷具有抑制作用；对4种林型土壤脲酶、8-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶活性具有抑制作用,对土壤多酚氧化酶活性无显著影响。与此同时,土壤理化性质与土壤脲酶、β-葡萄糖苷酶、酸性磷酸酶和过氧化氢酶之间均存在着极为密切的相关性关系,但在不同林型中相关性关系有所差异。2、农药对不同林型土壤微生物数量的影响百菌清和氰戊菊酯对臭冷杉红松林、紫椴红松林土壤细菌数量无显著影响,对兴安落叶松林、白桦林土壤细菌数量具有抑制作用。百菌清和氰戊菊酯对4种林型土壤真菌数量均起抑制作用。百菌清对白桦林土壤放线菌数量始终起抑制作用,在6Months-10Months期间对臭冷杉红松林、紫椴红松林和兴安落叶松林放线菌的数量起促进作用；氰戊菊酯对臭冷杉红松林土壤放线菌数量无显著影响,对其它3种林型土壤放线菌数量起抑制作用。3、农药对不同林型土壤微生物量碳、氮的影响在4种林型土壤微生物量碳的时间分布规律上,百菌清对兴安落叶松林0Month时土壤微生物量碳含量具有抑制作用,对其他3种林型土壤微生物量碳无显著影响；在空间分布规律上,百菌清仅对兴安落叶松林表层、0-20cm层土壤微生物量碳含量具有抑制作用。氰戊菊酯显著促进了白桦林表层、0-20cm层土壤微生物量碳含量,对其他3种林型土壤微生物量碳含量无显著影响。在4种林型土壤微生物量氮的时间分布规律上,百菌清抑制了4种林型0Month时土壤微生物量氮含量,在空间分布规律上对4种林型表层土壤微生物量氮含量具有抑制作用：氰戊菊酯仅对兴安落叶松林、白桦林0Month-2Months时土壤微生物量氮含量具有抑制作用。4、农药对不同林型土壤微生物群落功能多样性的影响百菌清和氰戊菊酯对4种林型土壤微生物AWCD值、土壤微生物Shannon-Winner、Simpson、McIntosh多样性指数具有抑制作用。在对照土样中,臭冷杉红林土壤微生物主要利用碳源种类为18种、紫椴红松林21种、兴安落叶松林11种、白桦林9种。喷施百菌清和氰戊菊酯后,臭冷杉红松林土壤微生物所能利用碳源的种类分别较少为11种和13种；紫椴红松林分别较少为15种和17种；兴安落叶松林分别较少为3种和6种；白桦林分别较少为9种和4种。5、农药在不同林型土壤中的残留消解喷施百菌清OMonth时,在4种林型土壤中的初始残留浓度高低表现为：兴安落叶松林白桦林臭冷杉红松林紫椴红松林；喷施10Months后,检测到的最终残留浓度高低表现为：兴安落叶松林白桦林臭冷杉红松林紫椴红松林。喷施氰戊菊酯OMonth时,在4种林型土壤中的初始残留浓度高低表现为：白桦林兴安落叶松林臭冷杉红松林紫椴红松林；喷施10Months后,检测到的最终残留浓度高低表现为：白桦林兴安落叶松林紫椴红松林臭冷杉红松林。
【关键词】：农药 土壤微生物 微生物量 功能多样性 BIOLOG
【学位授予单位】：东北林业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S714.3;S767
【目录】：

• 摘要3-5
• Abstract5-16
• 1 绪论16-31
• 1.1 红松林研究综述16-19
• 1.1.1 红松林的地位和作用16-17
• 1.1.2 红松林面临的问题17-19
• 1.1.3 红松林的保护措施19
• 1.2 土壤微生物及其多样性研究进展19-25
• 1.2.1 土壤微生物的作用19-20
• 1.2.2 土壤微生物多样的影响因素20-21
• 1.2.3 土壤微生物多样的研究方法21-24
• 1.2.4 土壤微生物多样性研究进展24-25
• 1.3 农药污染对森林生态系统的影响综述25-27
• 1.3.1 农药污染对森林生态环境的影响25-26
• 1.3.2 农药污染对土壤微生物的影响26-27
• 1.4 百菌清、氰戊菊酯概述27-28
• 1.5 研究的目的意义28-29
• 1.6 研究内容、研究目标及拟解决的关键问题29-31
• 2 农药对不同林型土壤理化性质、酶活性的影响31-57
• 2.1 研究区域概况31-33
• 2.1.1 气候条件31-32
• 2.1.2 土壤条件32
• 2.1.3 植被概况32-33
• 2.2 研究方法33-35
• 2.2.1 样地选设、农药喷施与土样采集33-34
• 2.2.2 土壤理化性质测定34
• 2.2.3 土壤酶活性测定34
• 2.2.4 数据处理34-35
• 2.3 结果与分析35-54
• 2.3.1 不同林型土壤含水率的时空变化35
• 2.3.2 农药对不同林型土壤理化性质的影响35-40
• 2.3.3 农药对不同林型土壤酶活性的影响40-51
• 2.3.4 土壤酶活性与土壤理化性质的关系51-54
• 2.4 本章小结54-55
• 2.5 讨论55-57
• 3 农药对不同林型土壤微生物数量及生物量的影响57-73
• 3.1 研究方法57-59
• 3.1.1 样地选设、农药喷施与土样采集57
• 3.1.2 土壤微生物数量测定57-58
• 3.1.3 土壤微生物量测定58
• 3.1.4 数据处理58-59
• 3.2 结果与分析59-71
• 3.2.1 农药对不同林型土壤细菌数量的影响59-60
• 3.2.2 农药对不同林型土壤真菌数量的影响60-61
• 3.2.3 农药对不同林型土壤放线菌数量的影响61-63
• 3.2.4 农药对不同林型土壤微生物量碳的影响63-65
• 3.2.5 农药对不同林型土壤微生物量氮的影响65-66
• 3.2.6 土壤微生物数量、微生物量与土壤理化性质、酶活性的相关性66-71
• 3.3 本章小节71-72
• 3.4 讨论72-73
• 4 农药对不同林型土壤微生物群落功能多样性的影响73-93
• 4.1 研究方法73-75
• 4.1.1 样地选设、农药喷施与土样采集73
• 4.1.2 土壤微生物群落功能多样性测定73-74
• 4.1.3 数据处理74-75
• 4.2 结果与分析75-90
• 4.2.1 农药对不同林型碳源平均颜色变化率AWCD的影响75-77
• 4.2.2 农药对不同林型Shannon-Winner多样性指数的影响77-78
• 4.2.3 农药对不同林型Simpson多样性指数的影响78-80
• 4.2.4 农药对不同林型McIntosh多样性指数的影响80-82
• 4.2.5 农药对不同林型土壤微生物碳源利用多样性的影响82-87
• 4.2.6 土壤微生物群落功能多样性与土壤理化性质、酶活性的相关性87-90
• 4.3 本章小结90-91
• 4.4 讨论91-93
• 5 农药在土壤中的残留消解及土壤微生物功能群的变化93-110
• 5.1 研究方法93-94
• 5.1.1 样地选设、农药喷施与土样采集93
• 5.1.2 材料仪器93
• 5.1.3 农药残留测定93-94
• 5.1.4 土壤微生物群落功能群测定94
• 5.1.5 数据处理94
• 5.2 结果与分析94-106
• 5.2.1 百菌清在4种林型土壤中的残留动态94-95
• 5.2.2 氰戊菊酯在4种林型土壤中的残留动态95-97
• 5.2.3 农药残留消解过程中土壤微生物碳代谢功能群的变化97-102
• 5.2.4 土壤微生物碳代谢功能群变化的主成分分析102-106
• 5.3 本章小结106-108
• 5.4 讨论108-110
• 6 结论110-112
• 参考文献112-125
• 附录125-128
• 攻读学位期间发表的学术论文128-129
• 致谢129-130

【参考文献】

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1 郭正元;徐珍;黄帆;杨仁斌;欧阳彬;;克螨特和霸螨灵及其混剂对土壤微生物的影响及安全评价[J];环境科学与管理;2007年01期

2 吴永铃;王兵;戴伟;王丹;安晓娟;;杉木人工林土壤酶活性与土壤性质的通径分析[J];北京林业大学学报;2012年02期

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4 范瑞英;杨小燕;王恩Y

本文编号：290718