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《甘肃农业大学》 2018年
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东祁连山灌丛草地土壤微生物量及群落结构对放牧和围封的响应

韦应莉  
【摘要】:放牧是影响草地土壤系统及引起草地退化的重要因素,围封有利用于退化草地的生态功能恢复。土壤微生物群落可以指示土壤质量变化,是土壤生态系统变化的预警及敏感指标。本试验以不同强度放牧(轻牧、中牧、重牧)及围封2年后的东祁连山高寒灌丛草地为对象,用草地生态学基本原理与方法,研究了地上植被和土壤理化性质的响应;采用氯仿熏蒸法和磷脂脂肪酸(PLFA)探究了土壤微生物特征及变化规律;通过相关性分析探讨了微生物群落与土壤养分及植被间的关系,采用逐步回归分析和通径分析方法明确了影响微生物群落的主要因子及各微生物群落的最直接影响因子。1.随着放牧强度的增大,草本盖度,灌木盖度、草本地上生物量、各个植物功能群优势植物的高度均显著降低(P0.05);不同植物功能群的重要值和生物量对放牧强度的响应不同,禾本科重要值及其生物量、杂类草生物量随着放牧强度的增加而降低,莎草科重要值和生物量在中牧灌丛草地最高,杂类草重要值在中牧灌丛草地最低;地下生物量随着放牧强度的呈先升高后降低的趋势。各放牧强度灌丛草地围封后,草本盖度和灌木盖度、地上生物量,各功能群高度、草本各功能群地上生物量均显著增加。不同放牧强度下各功能群盖度对围封的响应不同,禾本科盖度在各放牧强度围封后均显著增加,莎草科盖度均显著降低,杂类草盖度仅在重牧灌丛草地围封后降低,而蔷薇科(小叶金露梅、高山绣线菊)灌木盖度在重牧围封后增加。不同放牧强度下各草本功能群地上生物量占总地上生物量的比例对围封的响应不同,禾本科生物量占比在各个放牧强度围封后均显著增加,而莎草科地上生物量占比仅在轻牧围封后增加,杂类草地上生物量占比仅在重牧灌丛围封后显著降低。2.在同一强度放牧和围封下,同一土层土壤含水量、有机碳含量和全氮含量大小均为0~10 cm10~20 cm,而pH值大小为0~10 cm10~20 cm。随着放牧强度的逐渐增大,同一土层土壤有机碳、全氮含量显著降低,土壤含水量均呈先增大后下降趋势,pH值显著升高。各个放牧强度灌丛草地围封后,同一土层土壤含水量显著高于放牧处理,p H值显著低于放牧处理,各放牧强度灌丛草地围封后的同一土层土壤有机碳和全氮均高于放牧处理,但轻牧灌丛草地未达到显著水平。3.草本地上生物量与pH值呈极显著正相关(P0.01),草本地下生物量与土壤含水量呈极显著正相关,与有机碳含量和全氮含量呈极显著负相关,草本盖度和灌木盖度与有机碳含量、全氮含量呈显著正相关,且草本盖度与pH值呈显著负相关,灌木盖度与土壤含水量呈极显著负相关。4.在同一强度的放牧和围封草地,同一土层微生物量碳、微生物量氮含量大小均为0~10 cm10~20 cm。随着放牧强度的逐渐增大,同一土层微生物量碳、氮含量显著降低。各个放牧强度灌丛草地围封后,中牧和重牧灌丛草地围封后同一土层土壤微生物量碳、氮含量均显著高于放牧,轻牧灌丛草地围封后变化不显著。5.高寒杜鹃灌丛草地土壤总PLFA量、细菌生物量、真菌生物量和放线菌生物量均随着放牧强度的增大而显著降低(P0.05)。重牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、放线菌生物量、G~+/G~-和压力指数显著高于放牧处理,而细菌/真菌比显著低于放牧处理;中牧灌丛草地,围封后的土壤总PLFA量、细菌生物量、细菌/真菌比显著高于放牧处理,而真菌生物量和压力指数显著低于放牧处理;轻牧灌丛草地,围封处理的土壤各生物量和生物量比值与放牧处理无显著差异。PLFA主成分分析表明:主成分一(PC1)主要包括14:0、15:0、10Me16:0和18:1ω9c等直链饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸,占PC1的53.68%;主成分二(PC2)主要包括由i16:0、16:1ω7c、i17:0、cy17:0、17:0、18:1ω9t、18:0和cy19:0等支链饱和脂肪酸和环丙烷脂肪酸组成,占PC2的51.34%;各处理样地土壤微生物群落结构相似;围封处理的响应程度大于不同强度放牧处理。6.相关性分析表明,土壤总PLFA量、细菌PLFA量、真菌PLFA量、放线菌PLFA量与微生物量碳、微生物量氮呈极显著正相关;G~+PLFA量与微生物量碳、微生物量氮呈显著正相关;G~+/G~-PLFA量比值与微生物量碳呈显著正相关,与微生物量氮呈极显著正相关;细菌/真菌PLFA量比值与微生物量碳、微生物量氮呈显著负相关。7.逐步回归分析和通径分析表明,灌丛草地地下生物量对微生物总量和G~+生物量的影响最大;地上生物量对细菌和真菌生物量影响最大;pH值对G~-生物量、G+/G-生物量比值、细菌/真菌生物量比值、压力指数的影响作用最大;而有机碳对放线菌的影响作用最大。
【学位授予单位】:甘肃农业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2018
【分类号】:S812.2

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