氮添加下冬季火对武功山草甸土壤微生物特性和植被生长的影响研究

来源 :江西农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lixianrong1017
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武功山垂直的山体,独特的气候水文条件,使得海拔1550 m以上形成大面积的山地草甸,是同纬度难得的低海拔山地草甸区域,有极大的研究价值,同时,当地部门也会不时对草甸进行“炼山”。火作为草原生态系统的一个重要因子,对草甸土壤的物质循环和植被生长等会产生一定影响。本研究以武功山山地草甸海拔1600 m处的样地为研究对象,采用随机区组试验,设置五个区组,每个区组内设置CK对照(未火烧)、火烧、火烧+氮(N)3个处理共15个样方。通过人为火烧和火后施氮处理,来探究火烧后武功山草甸土壤物质循环和微生物特性的变化,及对草甸植被生长发育的影响。同时探究火后氮的添加是否会减轻火烧对草甸土壤和植被的影响。旨在为火灾后草甸恢复及正确经营管理提供科学指导,为发展生态经济和实现可持续经营提供理论支撑。具体研究结果如下:1、武功山草甸经火烧后土壤持水量降低,0-10cm土层土壤持水量均大于10-20 cm土层。土壤全氮、有机质、速效钾、有效磷含量火烧后有所降低;p H、铵态氮含量有所增加。表层土壤,CK对照有机质含量较火烧和火烧+氮处理分别高23.35%和23.51%。火烧+氮处理0-10cm土层较10-20cm土层土壤有机质含量高16.86 g·kg-1,高出24.72%。说明火烧后施氮一定程度上减轻了火烧对有机质的影响。2、武功山草甸经火烧后土壤中蔗糖酶和酸性磷酸酶活性降低,火烧后9月份火烧+氮处理脲酶活性较单纯的火烧处理有所提高。说明火烧降低了土壤酶活性,而火烧+氮在一定程度上可以提高火烧后脲酶活性。有机质、速效钾与脲酶和蔗糖酶间呈极显著正相关(P≤0.01);土壤碱性磷酸酶与铵态氮含量呈极显著正相关(P≤0.01)。3、火烧和火烧+氮处理在短时间内,可以增加真菌的群落数量和群落丰度,但随着时间推移,火烧后草甸土壤真菌群落OTU数量、丰富度等指标会相应的减少。且9月份火烧和火烧+氮处理下,真菌群落占比更为均匀,火烧+氮处理下层土壤脊索动物门(Chordata)所占比例明显增加。子囊菌门(Ascomycota)在真菌群落中丰度占比最高占25.31%~47.44%,子囊菌门和担子菌门(Basidiomycota)可在多种土壤类型中存活并作为优势门存在。扁形动物门(Platyhelminthes)在测得的真菌群落中丰度最低,仅占0.09%~1.71%。速效钾、有机质和蔗糖酶与真菌中担子菌门和绿藻门(Streptophyta)、壶菌门(Chytridiomycota)呈明显正相关,而与其它门类呈负相关。4、火烧和火烧+氮处理在短时间内,可以增加真菌的群落数量和群落丰度,但随着时间推移,火烧后草甸土壤真菌群落OTU数量、丰富度等指标会相应的减少。火烧后9个月,草甸土壤上下土层间细菌OTU数量间差异显著。草甸土壤细菌群落中变形菌门(Proteobacteria)丰度占比最高为29.1%~40.5%,其次为酸杆菌门(Acidobacteria)丰度为28.4%~35.6%。有效钾、有机质、蔗糖酶和脲酶与浮霉菌门(Planctomycetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)、厚壁菌门(Firmicutes)呈明显正相关,而与其它门类呈负相关。5、火烧后普遍降低了武功山草甸植株的生长高度,而火烧+氮后,植株高度较单纯火烧有所增加,其中白背千里光(Senecio latouchei)只在火烧和火烧+氮样地内被发现,说明白背千里光草种对火烧有较强的抗性。而金丝桃(Hypericum monogynum)则只在CK样地内被发现,结合其生态类型分析,主要原因是其为灌木,火烧时枝干燃烧间接增强了火烧强度,使得枝干受损严重,火烧后短时间内无法恢复。芒和野谷草在各样地所占比重均大于其它物种,占据绝对优势。综上所述,武功山草甸火烧后,土壤有机质有所降低,p H有一定提高,速效养分随生长季和处理的不同而有所变化。火烧和火烧+氮短时间内有益于细菌和真菌的数量和活性提升,但随着时间增加,细菌和真菌群落多样性会有所降低。火烧后植被种类会有所减少,且植株生长高度和地上生物量也会有所降低,但火烧后施氮,可以显著改善火烧对草甸植被生长的不利影响,提高植株生长高度和地上生物量。因此,在实际管理中,要合理看待冬季火烧,冬季火烧固然可以杀死越冬虫卵,减少次年草甸病虫害,但也会使得土壤有机物质减少,植被生长受到不利影响,同时火后施加一定氮素,有利于火后草甸有机质和部分养分的更新,提高植被株高和生物量。
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