川西北沙化草地不同生态恢复年限植被和土壤有机碳、氮变化研究

发布时间：2017-09-17 12:39

  本文关键词：川西北沙化草地不同生态恢复年限植被和土壤有机碳、氮变化研究

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【摘要】：目前,草地沙化已经成为一个世界性的问题,我国是世界上受沙漠化危害最严重的国家之一,因此,沙化草地恢复是一个亟待解决的问题。土壤有机碳、土壤氮素是反应土壤生物学特性和土壤健康质量的重要因子。研究沙化草地生态恢复过程中土壤有机碳、氮素和酶活性变化特征,有助于深入理解沙化草地生态恢复的土壤生态环境效应,对于生态恢复效果评价及措施调控具有重要意义。因此,本研究采用时空替代法,以未恢复沙化草地和围栏种植红柳生态恢复年限分别为2、4、6和8年的沙化草地作为研究对象,调查了沙化草地植被群落特征,并采用分层采样方法,结合室内分析化验,研究了0-60 cm土层土壤有机碳、氮素、酶活性及其组分含量和变化特征,研究结果表明：(1)随着沙化草地生态恢复时间的延长,灌木和草本植物高度、盖度、密度、多样性指数、地上生物量均有不同程度的增加。生态恢复8年后,草本植物盖度和密度分别为87%和684 ind/m~2,草本植物丰富度指数为2.642,均极显著高于未恢复沙化草地(p0.01)。草本植物平均高度为23 cm、Shannon-Wiener多样性指数为2.147,显著高于未恢复沙化草地(p0.05), Pielous均匀度指数为1.123,和未恢复沙化草地相比差异不显著(p0.05)。生态恢复2年、4年、6年和8年后灌木地上生物量分别为46.75 kg/100 m~2、77.69 kg/100 m~2、117.31 kg/100 m~2、171.48 kg/100 m~2,表现为显著差异水平(p0.05)。生态恢复8年后草本植物地上生物量为156.2 g/m~2,和未恢复沙化草地相比增加了267.53%,方差分析结果表明,草本植物地上生物量表现为显著差异水平(p0.05)。(2)生态恢复过程中沙化草地各土层土壤总有机碳(Soil Organic C, SOC)、溶解性有机碳(Dissolved Organic C, DOC)、易氧化有机碳(Readily Oxidation C,ROC)、微生物量碳(Microbial Biomass C, MBC)含量均有不同程度增加,其中0-20cm土层变化最为明显,不同生态恢复年限土壤SOC、DOC、ROC、MBC含量均达到了极显著差异水平(p0.01),生态恢复8年后沙化草地土壤SOC、DOC、ROC、MBC含量分别为6.14 g/kg、55.43 mg/kg、0.86 g/kg、128.94 mg/kg,均极显著高于未恢复沙化草地(p0.01)；20-40 cm和40-60 cm土层土壤SOC、DOC、ROC、MBC含量也呈现出逐步增加的特征,但其增加幅度及差异显著性均不及0-20 cm土层。(3)生态恢复期间土壤全氮(Tota1N, TN)、碱解氮(Available N, AN)、硝态氮(Nitrate N, NO3--N)、铵态氮(Ammonium N, NH4+-N)、微生物量氮(Microbial Biomass N, MBN)含量增加,生态恢复8年沙化草地和未恢复沙化草地相比土壤TN、AN、NO3--N、NH4+-N、MBN含量分别增加100.00%、50.73%、444.19%、302.70%、654.02%。从土层剖面来看,0-20 cm土层增加幅度较大,土壤TN、AN、NO3--N、MBN含量差异均达到了极显著水平(p0.01),土壤NH4+-N含量差异达到显著水平(p0.01),20-40 cm和40-60 cm土层土壤TN、AN、NO3--N、MBN含量也呈现出逐步增加的特征,但其增加幅度及差异显著性均不及0-20 cm土层。(4)土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性均随着生态恢复年限的增加而增加,蔗糖酶增幅高于脲酶和蛋白酶。不同土层土壤脲酶、蔗糖酶、蛋白酶活性差异达极显著(p0.01)或显著(p0.05)差异水平。(5)植被群落盖度与土壤SOC、DOC、ROC、MBC、TN、AN、NH4+-N、 NO3-N、 MBN均表现为极显著正相关关系(p0.01)。土壤剖面上,植被群落盖度对土壤SOC、N素含量影响不同,其中,0-20 cm土层,土壤SOC、N素对植被群落盖度的响应更为明显。土壤SOC和N素表现为极显著(p0.01)或显著正相关关系(p0.05),土壤SOC、N素与土壤酶活性也表现为极显著(p0.01)或显著(p0.05)正相关关系。
【关键词】：川西北 沙化草地 生态恢复 植被 有机碳 氮素
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S812
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-12
• 1 绪论12-19
• 1.1 选题背景和意义12-13
• 1.2 研究现状综述13-16
• 1.2.1 沙化草地研究概述13
• 1.2.2 沙化草地生态恢复研究概述13-16
• 1.3 研究目标、内容和技术路线16-19
• 1.3.1 研究目标16-17
• 1.3.2 研究内容17
• 1.3.3 技术路线17-19
• 2 材料与方法19-23
• 2.1 研究区概况19-20
• 2.1.1 地理概况19
• 2.1.2 气候概况19
• 2.1.3 土壤和植被概况19-20
• 2.2 样地设置和样品采集20-21
• 2.3 土壤样品分析化验21
• 2.4 数据分析与处理21-23
• 3 不同生态恢复年限沙化草地植被特征23-28
• 3.1 地表植被高度、盖度变化特征23
• 3.2 草本植物物种多样性23-25
• 3.3 地上生物量25
• 3.3.1 灌木地上生物量25
• 3.3.2 草本植物地上生物量25
• 3.4 讨论25-26
• 3.5 小结26-28
• 4 不同生态恢复年限沙化草地土壤有机碳变化特征28-34
• 4.1 土壤总有机碳变化特征28-29
• 4.2 土壤溶解性有机碳变化特征29-30
• 4.3 土壤易氧化有机碳变化特征30-31
• 4.4 土壤微生物量碳变化特征31-32
• 4.5 讨论32-33
• 4.6 小结33-34
• 5 不同生态恢复年限沙化草地土壤氮素变化特征34-41
• 5.1 土壤全氮变化特征34-35
• 5.2 土壤碱解氮变化特征35-36
• 5.3 土壤硝态氮变化特征36-37
• 5.4 土壤铵态氮变化特征37-38
• 5.5 土壤微生物量氮变化特征38-39
• 5.6 讨论39-40
• 5.7 小结40-41
• 6 不同生态恢复年限沙化草地土壤酶活性变化特征41-45
• 6.1 脲酶活性变化特征41
• 6.2 蔗糖酶活性变化特征41-42
• 6.3 蛋白酶活性变化特征42-43
• 6.4 讨论43-44
• 6.5 小结44-45
• 7 相关分析45-49
• 7.1 土壤有机碳与地表植被群落相关分析45-46
• 7.2 土壤氮素与地表植被群落盖度相关分析46-48
• 7.3 土壤有机碳、氮素与土壤酶活性相关分析48
• 7.4 小结48-49
• 8 结论与展望49-51
• 8.1 结论49
• 8.2 展望49-51
• 参考文献51-60
• 致谢60-61
• 科研论文成果61

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