马尾松人工林土壤健康监测与评价

论文摘要

本文以湖南省衡山县紫巾山林场的马尾松人工林土壤作为研究对象,采用室内生化活性实验和相关数学分析相结合的方法,分别对不同林龄、不同季节、不同土层、根际与非根际的土壤微生物活性指标进行研究,其中指标包括：土壤细菌、真菌、放线菌、固氮菌、解磷菌、解钾菌、土壤脱氢酶、过氧化氢酶、脲酶、微生物生物量C、N以及基础呼吸作用、基质诱导呼吸作用、土壤养分因子。探讨不同林龄马尾松人工林的土壤质量的生物指标,建立土壤健康评价指标体系,为分析我国南方地区其它马尾松人工林土壤生态功能提供参考依据。研究结果如下：（1）在研究的5块样地中,土壤三大类微生物数量的总体表现为：细菌>真菌>放线菌。微生物生理类在垂直分布特点上表现为：固氮菌>解磷菌>解钾菌。土壤微生物数量在土壤剖面上具有相似的垂直分布特征,均随着土壤深度的增加而减少,0-20cm最多,后急剧减少。随着林龄的增长,各种微生物数量变化呈“低-高-低”的趋势。其季节变化都较为一致且明显,表现为：7月>10月>3月>1月,即是夏>秋>春>冬。根际土壤微生物的数量大于非根际土壤微生物的数量,即R>S。（2）在土壤的垂变化特点上看,土壤三种酶活性、微生物生物量及呼吸作用的变化均随着土壤深度的加深而减弱。均表现为：0-20cm>20-40cm>40-60cm> 60-80cm。（3）随着季节的变化,除土壤脲酶活性得最高值出现在10月,最低出现在1月外,其土壤的其他2种酶、微生物生物量及呼吸作用在季节变化上表现一致,最高出现在7月,最低出现在1月。（4）在根际与非根际的分布特点上看,土壤酶活性、土壤微生物生物量及土壤呼吸作用的表现都较为一致,根际土壤高于非根际土壤,即R>S的变化特点。（5）土壤养分因子（除pH值外）的垂直分布特点表现与土壤酶、微生物生物量及呼吸作用一致,在根际与非根际的表现上,亦为R>S的变化特点。土壤中根际土壤的pH值随着土壤深度,pH值也呈现上升的趋势,其根际土壤的pH值小于非根际。马尾松林的土壤pH处于较强酸性到弱酸性之间,最低在3.85,属较强酸性土壤,最大也只有5.94,属弱酸性。随着林龄的增大,pH值也逐渐减小。（6）通过对微生物指标间相关关系的分析后,表现为微生物数量、酶、微生物生物量、呼吸作用各指标间都存在着一定的极显著相关,大多存在显著相关,而解钾菌与众多指标间都没有关系。另外含水量和pH值在表现上也多为不相关。说明土壤微生物数量、酶活性、微生物生物量、呼吸作用以及养分银因子中的有机质、有机C、速效N及速效P之间有着十分密切的关系。（7）应用多元统计分析法,建立适于评价土壤健康的生物学指标体系,第一主成分Y1主要反映的是细菌、真菌、微生物总量、固氮菌、解磷菌、解钾磷、脱氢酶、脲酶、微生物生物量C、微生物生物量N、基础呼吸、基质诱导呼吸、有机质、速效N以及速效P等微生物活性指标的综合变量,其所占总量为75.815%。在评价土壤健康时具有十分重要的作用。第二主成分Y2主要反映的是放线菌、过氧化氢酶、有机C、全N、全P、含水量、pH等微生物活性指标的综合变量,其所占总量为20.181%,具有一定的作用,但对评价的影响较小。用土壤综合肥力指标值（IFI）作为最终评价土壤健康的标准,其结果为不同林龄马尾松人工林的土壤生物学特性具有明显的差异,随着马尾松人工林林龄的增长,其变化趋势是从幼林开始逐渐增加,近熟林时达到顶峰,后到成熟林的过程中开始下降,其分布变化的趋势都较为明显。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 土壤健康研究概况
• 1.1.1 土壤健康的内涵
• 1.1.2 土壤健康的发展现状
• 1.2 土壤健康评价指标
• 1.2.1 土壤健康指标的生态特点
• 1.2.2 土壤的生态指示满足的条件
• 1.3 土壤生物学指标
• 1.3.1 土壤微生物数量
• 1.3.2 土壤酶活性
• 1.3.3 土壤微生物生物量
• 1.3.4 土壤微生物呼吸作用
• 1.4 土壤健康的评价方法
• 1.5 本课题的来源、目的意义、主要研究内容及技术路线
• 1.5.1 课题来源
• 1.5.2 研究目的及意义
• 1.5.3 研究内容
• 1.5.4 技术路线
• 2 研究区概况
• 2.1 自然地理条件
• 2.2 地形地貌
• 2.3 气候条件
• 2.4 土壤状况
• 2.5 森林资源概况
• 3 马尾松人工林土壤生物学指标研究
• 3.1 采样点的选择及土样的采集方法
• 3.1.1 采样点的选择
• 3.1.2 土样的采集方法
• 3.2 马尾松人工林土壤微生物数量的测定
• 3.2.1 土壤微生物数量的测定方法
• 3.2.2 土壤微生物种群区系的实验结果
• 3.2.3 小结
• 3.3 马尾松人工林土壤酶活性的测定
• 3.3.1 土壤酶活性的测定方法
• 3.3.2 数据处理
• 3.3.3 土壤酶活性的实验结果
• 3.3.4 小结
• 3.4 马尾松人工林土壤微生物生物量测定
• 3.4.1 土壤微生物生物量的测定方法
• 3.4.2 数据处理
• 3.4.3 土壤微生物生物量的实验结果
• 3.4.4 小结
• 3.5 马尾松人工林土壤呼吸作用强度的测定
• 3.5.1 土壤呼吸作用强度的测定方法
• 3.5.2 数据处理
• 3.5.3 土壤呼吸作用的实验结果
• 3.5.4 小结
• 4 马尾松人工林土壤养分状况的研究
• 4.1 土壤养分状况的研究的方法
• 4.2 数据处理
• 4.3 不同林龄马尾松根际与非根际土壤养分状况的实验结果
• 4.4 不同林龄马尾松人工生物指标间的相关性分析
• 4.5 小结
• 5 马尾松人工林土壤微生物学指标对土壤健康的评价
• 5.1 马尾松人工林土壤评价指标系数标准化
• 5.2 土壤生物学评价指标主成分分析
• 5.3 土壤生物学指标的主成份得分值计算
• 5.4 不同林龄马尾松人工林的土壤生物学综合肥力健康评价
• 5.5 土壤质量变化趋势分析
• 5.6 小结
• 6 结论
• 6.1 结论
• 6.3 进一步研究内容
• 6.4 主要创新点
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文