【摘 要】
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民勤连古城保护区是甘肃省唯一,也是全国面积最大的荒漠类生态系统国家级自然保护区。荒漠生态系统内的植被对地表庇护能力弱,生产力低下、抵御自然灾害能力差,但植物与其对应的生境相互作用,维持着系统内能量流动与物质循环,使荒漠生态系统保持一种微弱的平衡,防止了土地的进一步荒漠化,是荒漠生态系统的核心。土壤作为植物生长所需的重要载体,与植被是一个相互影响并协调发展的系统。土壤酶和土壤微生物活跃参与生态系统物
【基金项目】
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甘肃省科技厅重点研发项目 (18YF1NA015)“甘肃民勤连古城国家级自然保护区荒漠生态系统保护成效评价”;
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民勤连古城保护区是甘肃省唯一,也是全国面积最大的荒漠类生态系统国家级自然保护区。荒漠生态系统内的植被对地表庇护能力弱,生产力低下、抵御自然灾害能力差,但植物与其对应的生境相互作用,维持着系统内能量流动与物质循环,使荒漠生态系统保持一种微弱的平衡,防止了土地的进一步荒漠化,是荒漠生态系统的核心。土壤作为植物生长所需的重要载体,与植被是一个相互影响并协调发展的系统。土壤酶和土壤微生物活跃参与生态系统物质循环和能量流动等生态系统过程,维持着生态系统营养元素的循环和功能的多样性,是荒漠植被生态系统中重要的生物活性物质。为探究民勤荒漠区土壤酶活性与土壤微生物量碳氮的分布特征,与其受土壤理化因子和植物因子影响的差异,本研究以甘肃民勤连古城荒漠区膜果麻黄、白刺、红砂、沙拐枣、人工梭梭5种典型植物群落为对象,分别测定了在0-10cm、10-20cm、20-30cm 3个土壤层次的土壤酶活性和0-10cm层次的土壤微生物量碳氮,分析了土壤酶活性和土壤微生物量碳氮的空间变化特征。另外结合实地调查群落数据和课题组已有土壤理化数据,分析其与土壤因子和植物因子之间的关系。研究结果如下:(1)5种植物群落土壤酶活性有较大差异,红砂群落蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、碱性磷酸酶和过氧化氢酶活性高于其它4种群落,沙拐枣群落的纤维素酶活性最大。在垂直剖面上,随着土壤深度的增加,5种植物群落土壤脲酶、淀粉酶和纤维素酶活性呈下降趋势,而过氧化氢酶活性有增加趋势。5种水解酶之间有较好的正相关性。(2)5种植物群落0-10cm土壤微生物量碳、氮有所差异,红砂群落土壤微生物量碳最高,膜果麻黄群落的土壤微生物量氮最高。红砂群落的土壤微生物量熵较高,白刺群落的土壤微生物量碳氮比较高。同种群落类型的土壤碳氮比与土壤微生物量碳氮比变化呈相反趋势。土壤微生物量碳和微生物量氮呈正相关,土壤微生物量氮与微生物量碳氮比呈负相关,土壤微生物量熵与土壤碳氮比呈负相关。(3)各植物群落部分土壤酶活性与土壤微生物量碳和氮表现出相关性。土壤微生物量碳、土壤微生物量氮都与土壤蔗糖酶和淀粉酶活性显著正相关。土壤微生物量碳、氮与过氧化氢酶、脲酶、纤维素酶和碱性磷酸酶相关性较弱。(4)土壤因子对不同土壤酶活性影响存在差异。过氧化氢酶主要受含水率和全钾的影响;蔗糖酶活性主要受土壤含水率、全钾、硝态氮、速效钾和铵态氮的影响;脲酶活性主要受土壤速效钾影响;淀粉酶主要受土壤硝态氮和速效钾的影响;纤维素酶主要受土壤硝态氮和全氮的影响。不同深度土层各土壤因子对土壤酶活性的影响存在差异。0-10cm土层土壤酶活性主要受硝态氮、速效钾、有效磷、全氮和有机质的影响。10-20cm土层土壤酶活性主要受土壤硝态氮、全氮和速效钾的影响。20-30cm土层土壤酶活性主要受硝态氮、速效钾和全氮的影响。0-10cm土壤硝态氮是对土壤微生物量碳产生影响的主要因子,硝态氮和速效钾是对土壤微生物量氮产生影响的主要因子。土壤微生物量熵与土壤碳氮比、土壤总有机碳显著负相关,土壤微生物量碳氮比与所研究的几种土壤因子无显著相关性。(5)土壤酶活性与植物因子尤其是群落多样性有相关关系,与植物地上生物量相关性较差。土壤脲酶活性与草本层Patrick指数、Margalef指数和灌木层的Patrick指数相关性好。碱性磷酸酶活性与草本层Pielou指数、Patrick指数和灌木层Patrick指数、Shannon-Wiener指数及植物地上生物量相关性好。过氧化氢酶活性与灌木层Patrick指数和Margalef指数相关性好。0-10cm土壤微生物量碳、氮和土壤微生物量熵、土壤微生物量碳氮比与植物多样性指数、植被盖度和地上生物量与无显著相关性。
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