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华北潮土不同地力土壤有机碳特征与土壤微生物群落结构研究

王永慧  
【摘要】:土壤有机碳(SOC)作为陆地土壤碳库的重要组成部分,是生态系统碳循环的重点研究内容。本研究以山东省德州市齐河县具代表性的高、中、低不同地力土壤为研究对象,运用室内恒温培养法进行为期196d的土壤有机碳矿化培养,并对土壤理化因子、土壤有机碳组分(轻组、重组有机碳、微生物生物量碳、可溶性有机碳)、土壤酶活性(脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶)及土壤微生物群落结构进行研究,揭示不同地力条件下土壤有机碳组分变化和矿化规律、认识土壤微生物群落结构及多样性变化,旨在为华北潮土区土壤碳库管理和全球碳循环过程提供理论依据和数据支撑。主要研究结果有:(1)随着地力等级的升高,土壤养分含量显著增加(P0.05)。同一地力条件下,0~20 cm土层土壤养分含量显著高于20~40 cm土层土壤养分含量(P0.05)。双因素分析表明地力等级和土层深度对土壤理化因子的影响不存在耦合关系。(2)不同地力条件下土壤有机碳组分存在差异。土壤重组有机碳(HFOC)、微生物生物量碳(MBC)和可溶性有机碳(DOC)含量差异显著(P0.05)。同一地力条件下,0~20 cm土层土壤HFOC、MBC和DOC含量均显著高于20~40 cm土层(P0.05)各土壤有机碳组分含量。土壤HFOC、MBC和DOC含量受多种土壤养分含量的影响。(3)不同地力条件下土壤脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和过氧化氢酶活性均存在显著性差异(P0.05),整体上表现为高地力中地力低地力。同一地力条件下,在垂直分布上0~20 cm土层土壤酶活性均显著高于20~40 cm土层土壤酶活性(P0.05)。不同土壤酶不仅各自发挥作用,相互间也存在密切联系。(4)土壤有机碳矿化规律在培养过程表现为前期迅速下降,后期趋于平稳,土壤有机碳矿化累积量在不同地力条件下呈现显著性差异(P0.05)。其中,低地力土壤稳定性最差,不利于土壤有机碳的固定。同一地力条件,在垂直分布上随土层深度的加深,土壤有机碳矿化速率和矿化累积量均显著降低(P0.05)。土壤有机碳的矿化受土壤理化因子等多种因素的综合影响,伴随土壤有机碳矿化过程,土壤MBC和DOC含量均较初始含量显著降低(P0.05)。(5)不同地力条件下,由于土壤本身凋落物数量、土壤养分含量以及根系分泌物等均具有较大差异,从而导致土壤微生物种群结构和数量变化差异较大。同一地力条件下,不同土层也能够改变土壤微生物群落结构,且存在明显差异。


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