植被对侵蚀环境土壤胞外酶活性的影响研究

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fenglu84
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黄土高原生态环境脆弱,土壤肥力贫瘠,土壤侵蚀导致养分空间分布不均,微生物生态系统恶化。植被恢复过程中,地上和地下生态系统都发生了变化,土壤条件得到改善。土壤微生物和酶活性与土壤性质高度相关,并参与有机质代谢,从而影响养分有效性、积累和矿化,可作为衡量土壤养分状况和元素失衡的综合指标。据此,本研究在黄土高原5个小流域不同地形(侵蚀和沉积)设置有植被和无植被试验小区,测定部分土壤理化性质和胞外酶活性,探讨了土壤胞外酶活性和计量比对植被的响应,及其与地形、地点的关系,进一步确立研究区土壤微生物养分限制,并探讨影响土壤养分限制的关键驱动因子及植被在影响土壤生物化学过程中的贡献。主要结果如下:(1)植被提高了侵蚀区和沉积区土壤碳(CBH和BG)、氮(NAG和LAP)和磷(ALP)循环酶活性,且植被对土壤磷循环酶的影响大于碳和氮循环酶。沉积区有植被小区的磷、碳和氮循环酶活性分别比无植被小区高30.0、10.0和9.0 nmol·g-1·h-1,侵蚀区分别高16.0、5.0和5.0 nmol·g-1·h-1。植被对土壤酶活性的影响在表层大于深层,20 cm更深土层的CBH和BG活性对植被响应很小,深层土壤ALP活性仍有明显提高。(2)土壤侵蚀-沉积作用显著影响了土壤她、氮、磷循环酶的空间分布,沉积区酶活性对植被的响应大于侵蚀区,沉积区有无植被小区碳、氮、磷酶活性差异分别比侵蚀区高95.3%、71.3%和89.4%。侵蚀和沉积区三种循环酶活性在深层有无植被小区间差异逐渐减小。(3)植被提高了神木、长武、固原的侵蚀和沉积区土壤碳、氮循环酶活性;绥德侵蚀区表层碳和氮循环酶活性分别在植被作用下提高77.6%和42.4%,沉积区酶活性分别降低了64.7%和64.2%;安塞沉积区表层碳循环酶活性在植被作用下提高而侵蚀区降低。植被提高了神木和安塞磷循环酶活性,固原侵蚀区和绥德沉积区表层ALP活性在植被作用下降低13.1%和45.0%。(4)植被对不同地点平均碳循环酶活性的影响均表现为沉积区大于沉积区,除神木外,沉积区平均氮循环酶活性大于侵蚀区,而安塞侵蚀区平均磷循环酶活性大于沉积区,其余地点则相反。(5)土壤胞外酶化学计量比在不同侵蚀环境(侵蚀区和沉积区)和有无植被小区之间存在显著性差异。固原沉积区无植被的C:N酶活性比比有植被小区高44.5%,差异显著。有植被小区C:P酶活性比在绥德沉积区比无植被小区高37.9%,在固原沉积区低35.7%,存在显著性差异。N:P酶活性比在绥德沉积区为无植被小区比有植被小区低31.5%,差异显著。(6)SOC和TN是碳和氮循环酶活性和C:P酶计量比的主要影响因子,而土壤质地(粉粒和砂粒含量)和气候条件(MAT)很大程度上决定了土壤ALP活性以及C:N和C:P酶活性比。研究发现黄土高原5个小流域土壤微生物受到碳和磷限制,磷限制程度更大,偏离了全球1:1:1酶计量比稳态。沉积区无植被小区微生物群落相对碳限制和磷限制最低,这可能是土壤微生物养分竞争较低所致。
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