论文部分内容阅读
植被建设是区域水土流失治理和生态环境改善的关键措施,人工造林是黄土高原植被建设的重要措施。油松作为具有保持水土、涵养水源、改良土壤的作用,已成为黄土高原退耕还林工程中生态恢复的主要造林树种。自上世纪九十年代末对黄土丘陵区宜川县境内铁龙湾林场油松林进行皆伐后,采取不同管理措施进行经营管护。本研究以不同管理措施下油松林为对象,未人为干扰的油松人工林作为对照,进行野外试验和室内分析,对土壤水溶性碳、水溶性氮组分含量、土壤易氧化有机碳组分、土壤有机碳稳定性以及土壤微生物特性进行研究,分析了不同管理措施对土壤微生物群落结构和代谢功能多样性以及土壤微生物特性对有机碳稳定性的影响作用,进一步探讨土壤与微生物计量特征的相互作用及其变化规律,阐明不同管理措施对土壤微生物计量特征的影响,以期为黄土高原油松林的适应性管理以及植被恢复提供科学依据。主要研究结果如下:（1）管理措施影响土壤WSOC含量和土壤水溶性氮组分含量,特别是自然灌木更新（SL）和皆伐后种植油松幼林（SPL）对0-20 cm土层的WSOC含量和土壤水溶性氮组分含量影响较大。在0-20 cm土层,SL的WSOC含量最高,而SPL的水溶性总氮（WSN）、土壤铵态氮（NH4+-N）和水溶性有机氮（WSON）含量最高。WSOC含量和水溶性总氮（WSN）、土壤硝态氮（NO3--N）含量变化相似:0-20 cm土层高于20-40 cm土层。三维荧光光谱分析表明,土壤溶解性有机质（DOM）的主要成分为腐殖质。其中,SPL的土壤DOM腐殖质含量较高,所占比例为64.93%。（2）微生物量碳（MBC）、微生物量氮（MBN）和微生物量磷（MBP）含量在0-20 cm土层高于20-40 cm土层。不同管理措施微生物量对比结果表明,SL的MBC、MBN和MBP含量最高,其次是SPL的MBC和MBP含量。总磷脂脂肪酸（T-PLFAs）、革兰氏阴性细菌PLFAs（G--PLFAs）、革兰氏阳性细菌PLFAs（G+-PLFAs）和真菌PLFAs变化相似:0-20 cm土层高于20-40 cm土层。微生物群落功能多样性中六种碳源的平均颜色变化率（AWCD）的变化趋势一致,在240 h时达到最高。不同管理措施对比结果表明,SL的基础呼吸（BR）、诱导呼吸（SIR）和四种PLFAs最高,其次是SPL。其中,SL的碳水化合物、羧酸类和氨基酸类碳源的利用效率最高,而撂荒草地（GL）的聚合物、酚类化合物和胺类化合物碳源的利用效率最高。丰富度指数(HPLFA,HBIOLOG)和均匀度指数(EPLFA,EBIOLOG)结果表明,微生物群落结构多样性和微生物群落功能多样性基本保持不变。（3）SL的易氧化有机碳第四组分（C4）含量和土壤碳库指数（CPI）显著高于其它管理措施,易氧化有机碳第一组分（C1）含量则最低。土壤微生物特性和土壤碳库管理指数的通径分析表明,MBC直接影响CPI和碳库活度指数（LI）,而MBC通过HBIOLOG和EBIOLOG对CPI有较大的间接影响。（4）β-1,4-葡萄糖苷酶（BG）、β-1,4-N-乙酰氨基葡萄糖苷酶（NAG）和碱性磷酸酶（AP）,三种酶活性在0-20 cm土层高于20-40 cm土层。SL在0-20 cm土层的土壤酶BG、NAG、AP活性和土壤酶BG:NAG化学计量比高于其它管理措施。回归分析表明,土壤C:N与MBC:MBN化学计量比在0-20 cm土层和20-40cm土层分别呈现弱敏感型和弱稳态型,土壤C:P与MBC:MBP化学计量比在0-20 cm土层和20-40 cm土层则呈现弱稳态型和稳态型。