荒漠草原沙漠化对土壤—微生物—胞外酶C:N:P生态化学计量特征的影响

论文摘要

人为干扰和全球气候变化导致干旱、半干旱地区生态环境严重恶化,草地退化不断加剧。土地沙漠化是土地退化过程的典型现象之一。宁夏中北部荒漠草原处于农牧交错带,受人为因素干扰严重,生态环境极其脆弱。长期以来人们对草地资源的过度利用以及气候变化的影响,使得荒漠草原长时间、大范围的退化和沙漠化。本研究采用空间序列代替时间演替的方法,以宁夏中北部不同沙漠化阶段的草地土壤（荒漠草原、固定沙地、半固定沙地、流动沙地）为研究对象,通过分析荒漠草原沙漠化过程中土壤速效养分、土壤（碳、氮、磷）含量、土壤微生物生物量（碳、氮、磷）含量以及胞外酶活性的变化特征,探讨荒漠草原沙漠化对土壤-微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量的影响机理。研究结果表明:（1）土壤碱解氮、铵态氮和硝态氮随着草地沙漠化程度的不断加剧呈显著降低趋势,而土壤速效磷在荒漠草原沙漠化过程中变化不显著。土壤碱解氮对荒漠草原沙漠化的反应更加敏感,固定沙地、半固定沙地和流动沙地的土壤碱解氮分别比荒漠草原降低了12.0%、50.1%和54.4%。随着荒漠草原沙漠化的不断加剧,土壤碳、氮、磷含量和土壤C:P、N:P均呈降低趋势,而土壤C:N逐渐增加。土壤碱解氮、铵态氮与土壤碳、氮、磷及C:N、C:P、N:P生态化学计量呈极显著相关关系;土壤速效磷与土壤碳、氮、磷呈显著正相关关系,但与土壤C:N、C:P、N:P无显著相关性。（2）从荒漠草原到流动沙地,土壤微生物生物量碳、氮、磷含量的降低幅度最大分别达到46.1%、80.8%和30.0%。荒漠草原沙漠化过程中,β-1,4葡萄糖苷酶（BG）、β-1,4-乙酰基氨基葡萄糖苷酶（NAG）和磷酸酶（AP）的活性均表现为荒漠草原>固定沙地>半固定沙地>流动沙地。随着荒漠草原沙漠化的不断加剧,土壤MBC:MBP（微生物生物量C:P）、MBN:MBP（微生物生物量N:P）和胞外酶BG:NAG（C:N）逐渐降低,而胞外酶BG:AP（C:P）和胞外酶NAG:AP（N:P）基本表现为增加趋势。（3）随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,土壤微生物熵（qMBC、qMBN、qMBP）均表现为荒漠草原>固定沙地>半固定沙地>流动沙地,而土壤-微生物化学计量不平衡性（C:Nimb、C:Pimb、N:Pimb）基本表现为增加趋势。土壤微生物生物量氮与C:Nimb显著正相关,与N:Pimb负相关;土壤微生物生物量磷与C:Pimb显著正相关。RDA冗余分析表明:第一排序轴解释了微生物熵变异的35.4%,第一和第二排序轴累计解释率了 43.0%,其中土壤生态化学计量（C:N,C:P）对微生物熵的负效应最明显。荒漠草原沙漠化显著影响土壤微生物生物量以及微生物熵。（4）随着荒漠草原沙漠化程度的加剧,土壤微生物碳利用效率CUEC:N和CUEC:P与土壤微生物氮利用效率NUEN:C和土壤微生物磷利用效率PUEP:C的变化趋势相反。荒漠草原沙漠化过程中土壤碳氮磷、微生物生物量碳氮磷以及胞外酶活性（BG、NAG、AP）对土壤C:N和胞外酶NAG:AP（N:P）化学计量有极显著负效应,而对土壤（C:P、N:P）、微生物生物量（C:P、N:P）和胞外酶BG:NAG（C:N）有显著或极显著正效应影响。荒漠草原土壤、土壤微生物生物量和胞外酶C:N化学计量（C:N,MBC:MBN,BG:NAG）与土壤、土壤微生物生物量和土壤胞外酶N:P化学计量（N:P,MBN:MBP,NAG:AP）显著负相关,而土壤和胞外酶C:N化学计量（C:N,BG:NAG）与土壤和胞外酶C:P化学计量（C:P,BG:AP）显著正相关。土壤N:P与土壤MBN:MBP呈显著正相关,而与胞外酶NAG:AP（N:P）化学计量呈显著负相关。分析表明,荒漠草原沙漠化过程中土壤微生物生物量及胞外酶活性随着土壤养分的变化而发生变化;微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量与土壤养分存在协变关系,为理解荒漠草原土壤-微生物系统碳、氮、磷循环机制提供理论依据。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
•   1.1 研究背景与意义
•   1.2 生态化学计量学的国内外研究进展
•   1.3 土壤养分、微生物生物量碳氮磷及其生态化学计量研究现状
•   1.4 土壤胞外酶活性及其生态化学计量的研究现状
•   1.5 自然因素和人类活动对生态化学计量的影响
•   1.6 草地退化对C:N:P生态化学计量特征的影响
•   1.7 研究内容
•   1.8 技术路线
• 第二章 研究区概况
•   2.1 研究区域概况
•   2.2 研究样地选择
•   2.3 研究方法
•   2.4 数据处理
•   2.5 数据分析方法
• 第三章 荒漠草原沙漠化对土壤养分及土壤C:N:P生态化学计量的影响
•   3.1 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤碳、氮、磷含量分布特征
•   3.2 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤速效养分含量分布特征
•   3.3 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤C:N:P生态化学计量变化特征
•   3.4 荒漠草原土壤速效养分与土壤C:N:P生态化学计量的关系
•   3.5 讨论
• 第四章 荒漠草原沙漠化对土壤微生物及胞外酶C:N:P生态化学计量的影响
•   4.1 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤微生物生物量碳、氮、磷变化规律
•   4.2 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤胞外酶活性变化规律
•   4.3 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤微生物C:N:P生态化学计量特征
•   4.4 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤胞外酶C:N:P生态化学计量特征
•   4.5 讨论
• 第五章 荒漠草原沙漠化对土壤微生物熵及土壤-微生物化学计量不平衡性的影响
•   5.1 荒漠草原不同沙漠化阶段土壤微生物熵和土壤-微生物化学计量不平衡性特征
•   5.2 土壤微生物生物量与土壤-微生物化学计量不平衡性的耦合关系
•   5.3 荒漠草原土壤微生物熵对土壤-微生物C:N:P化学计量变化的响应
•   5.4 讨论
• 第六章 荒漠草原沙漠化对土壤-微生物-胞外酶的C:N:P化学计量的影响
•   6.1 荒漠草原土壤微生物养分利用效率
•   6.2 土壤-微生物碳氮磷含量和胞外酶活性及其生态化学计量的关系
•   6.3 土壤-微生物-胞外酶C:N:P生态化学计量的相关性分析
•   6.4 讨论
• 第七章 结论与展望
•   7.1 结论
•   7.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 个人简介

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 吴秀芝

导师: 安慧

关键词: 荒漠草原,沙漠化,土壤胞外酶活性,土壤微生物熵,生态化学计量,养分利用效率

来源: 宁夏大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 自然地理学和测绘学,畜牧与动物医学

单位: 宁夏大学

分类号: S812.2

DOI: 10.27257/d.cnki.gnxhc.2019.000554

总页数: 56

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