松材线虫危害后马尾松林的土壤养分变化特点

论文摘要

松材线虫是一种主要以松墨天牛等昆虫为传播媒介的外来入侵生物。松材线虫病是世界上最具危险性的森林病害之一，可造成松树大量迅速死亡、原有生态系统急剧退化。合肥市大蜀山森林公园自1999年首次发现松材线虫病危害以来，危害面积不断扩大，特别是2005年以来，松材线虫病已造成数十亩马尾松林严重受害，大量马尾松植株枯死。松材线虫入侵后对马尾松林演替过程中林分结构变化所引起一系列土壤理化性质的改变尤其显著，这种变化会引起林地微生物种类和数量的改变。本研究选择蜀山森林公园不同受害程度的马尾松林为研究对象，对其土壤化学性质、碳氮转化特点和速效磷进行了系统研究，以期为受损林分的生态恢复提供理论依据和可行措施。研究结果显示，不同林分的表层0-10cm土壤，轻度受损林的pH （H2O）平均值为4.73、pH （KCl）的平均值为3.77，电导率（EC）的均值为143.15μS·cm-1，全氮的均值为1.71g·kg-1，全钾的均值为13.57g·kg-1，全钙的均值为0.65g·kg-1，全镁的均值为5.10g·kg-1，全磷的均值为117.39mg·kg-1；重度受损林的pH （H2O）平均值为5.03、pH （KCl）的平均值为3.96，电导率（EC）的均值为133.65μS·cm-1，全氮的均值为1.95g·kg-1，全钾的均值为11.67g·kg-1，全钙的均值为0.46g·kg-1，全镁的均值为4.43g·kg-1，全磷的均值为103.57mg·kg-1。不同林分各养分之间差异不显著（p>0.05）。表层0-10cm土壤中，轻度受损林铵态氮含量最高在5月份(7.25mg·kg-1)，最低在1月份(2.57mg·kg-1)；重度受损林铵态氮含量最高在7月份(6.73mg·kg-1)，最低在1月份(2.74mg·kg-1)。10-20cm土层中，轻度受损林铵态氮含量最高在11月份(6.24mg·kg-1)，最低在1月份(1.55mg·kg-1)；重度受损林铵态氮含量最高在11月份(5.67mg·kg-1)，最低在1月份(1.40mg·kg-1)。表层0-10cm土壤中，轻度受损林硝态氮含量最高在5月份(16.97mg·kg-1)，最低在9月份(5.76mg·kg-1)；重度受损林硝态氮含量最高在3月份(17.59mg·kg-1)，最低在7月份(6.37mg·kg-1)。10-20cm土层中，轻度受损林硝态氮含量最高在3月份(8.41mg·kg-1)，最低在7月份(3.99mg·kg-1)；重度受损林硝态氮含量最高在5月份(10.00mg·kg-1)，最低在7月份(3.65mg·kg-1)。表层0-10cm土壤中，轻度受损林可溶性有机碳（DOC）含量最高在5月份(179.74mg·kg-1)，最低在1月份(100.48mg·kg-1)；重度受损林可溶性有机碳（DOC）含量最高在9月份(138.51mg·kg-1)，最低在3月份(88.63mg·kg-1)。10-20cm土层中，轻度受损林可溶性有机碳（DOC）含量最高在5月份(130.81mg·kg-1)，最低在1月份(86.84mg·kg-1)；重度受损林可溶性有机碳（DOC）含量最高在5月份(107.65mg·kg-1)，最低在1月份(74.18mg·kg-1)。现场培养结果显示，轻度受损林0-10cm土壤的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分别为37.40μg kg-1 d-（11-2月）、627.59μg kg-1d-1（7-8月）、541.20μg kg-1d-1（7-8月），最低值分别为-104.17μg kg-1d-1（11-12月）、71.85μg kg-1d-1（11-12月）、-32.32μg kg-1d-1（11-12月），10-20cm土层的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分别为43.66μg kg-1d-1（1-2月）、271.20μg kg-1d-1（7-8月）、205.64μg kg-1d-1（7-8月），最低值分别为-94.87μg kg-1d-1（11-12月）、33.09μg kg-1d-1（11-12月）、-61.78μg kg-1d-1（11-12月）。重度受损林0-10cm土壤的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分别为-9.33μg kg-1d-1（9-10月）、714.15μg kg-1d-1（7-8月）、650.10μg kg-1d-1（7-8月），最低值分别为-97.16μg kg-1d-1（11-12月）、76.57μg kg-1d-1（11-12月）、-20.59μg kg-1d-1（11-12月），10-20cm土层的氨化速率、硝化速率和矿化速率最高值分别为4.69μg kg-1d-1（1-2月）、262.81μg kg-1d-1（7-8月）、196.37μg kg-1d-1（7-8月），最低值分别为-82.96μg kg-1d-1（11-12月）、-30.35μg kg-1d-1（5-6月）、-58.17μg kg-1d-1（11-12月）。表层0-10cm土壤中，轻度受损林DOC转化速率最高值为357.71μg kg-1 d-（13-4月）、最低值为-889.73μg kg-1d-1（11-12月），10-20cm土层的DOC转化速率最高值为336.76μg kg-1d-1（3-4月）、最低值为-685.08μg kg-1d-1（1-2月）。表层0-10cm土壤中，重度受损林DOC转化速率最高值为267.50μg kg-1d-1（3-4月）、最低值为-914.47μg kg-1 d-（111-12月），10-20cm土层的转化速率最高值185.57μg kg-1 d-（17-8月）、最低值为-591.58μg kg-1d-1（1-2月）。不同受损程度林分土壤现场培养中，氮素矿化速率发生明显变化，特别硝化速率更为显著（p<0.01）。可见松材线虫病危害导致了马尾松林土壤氮素转化性质显著变化，增加了土壤氮素淋失的危险性。表层0-10cm土壤中，轻度受损林土壤微生物量碳含量最高在5月份(428.65mg·kg-1)，最低在3月份(166.58mg·kg-1)；重度受损林土壤微生物量碳含量最高在5月份(433.09mg·kg-1)，最低在3月份(170.38mg·kg-1)。10-20cm土层中，轻度受损林土壤微生物量碳含量最高在5月份(368.01mg·kg-1)，最低在3月份(170.33mg·kg-1)；重度受损林土壤微生物量碳含量最高在9月份(323.57mg·kg-1)，最低在1月份(126.34mg·kg-1)。表层0-10cm土壤中，轻度受损林土壤微生物量氮含量最高在5月份(65.35mg·kg-1)，最低在9月份(39.09mg·kg-1)；重度受损林土壤微生物量氮含量最高在5月份(88.72mg·kg-1)，最低在9月份(34.91mg·kg-1)。10-20cm土层中，轻度受损林土壤微生物量氮含量最高在5月份(76.95mg·kg-1)，最低在9月份(27.04mg·kg-1)；重度受损林土壤微生物量氮含量最高在5月份(65.98mg·kg-1)，最低在9月份(8.73mg·kg-1)。不同林分土壤微生物量碳氮差异显著（p<0.01）。表层0-10cm土壤中，轻度受损林土壤速效磷含量最高在5月份(1.13mg·kg-1)，最低在9月份(0.22mg·kg-1)；重度受损林土壤速效磷含量最高在1月份(1.20mg·kg-1)，最低在9月份(0.21mg·kg-1)。10-20cm土层中，轻度受损林土壤速效磷含量最高在1月份(0.55mg·kg-1)，最低在9月份(0.15mg·kg-1)；重度受损林土壤速效磷含量最高在1月份(0.64mg·kg-1)，最低在9月份(0.13mg·kg-1)。不同林分土壤速效磷差异不显著（p>0.05）。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 插图和附表清单
• 主要符号表
• 1 文献综述
• 1.1 松材线虫病害的危害及研究进展
• 1.1.1 松材线虫病的发生及危害性
• 1.1.2 松材线虫病的研究进展
• 1.2 松材线虫病害对马尾松林的影响及研究进展
• 1.2.1 松材线虫病害对马尾松林分的影响
• 1.2.2 松材线虫病害对马尾松林土壤养分的影响
• 1.2.2.1 松材线虫入侵对马尾松纯林生态系统及立地土壤养分的影响
• 1.2.2.2 松材线虫入侵对马尾松阔叶混交林生态系统及立地土壤养分的影响
• 1.2.3 松材线虫病害对马尾松林生态环境的影响
• 2 研究目的与意义
• 3 研究方法
• 3.1 试验地概况
• 3.2 技术路线
• 3.3 研究方法
• 3.3.1 林分调查与样本采集
• 3.3.2 样品处理
• 3.3.3 化学分析
• 3.3.4 数据处理
• 3.3.4.1 土壤氮素矿化速率的计算
• 3.3.4.2 土壤可溶性有机碳（DOC）转化速率的计算
• 3.3.4.3 土壤磷的矿化速率的计算
• 3.3.5 数据分析
• 4 结果与分析
• 4.1 不同马尾松林分的土壤理化特性
• 4.2 不同马尾松林分的土壤氮素矿化特征
• 4.2.1 野外培养时不同林分温度和含水率
• 4.2.2 野外培养的土壤氮素矿化特征
• 4.2.2.1 不同林分土壤铵态氮含量及氨化速率
• 4.2.2.2 不同林分土壤硝态氮含量及硝化速率
• 4.2.2.3 不同林分土壤净矿化速率
• 4.2.2.4 室内培养法土壤氮素矿化的特点
• 4.3 不同马尾松林分的土壤微生物量碳氮特征
• 4.3.1 土壤微生物量碳
• 4.3.2 土壤微生物量氮
• 4.4 不同马尾松林分的土壤可溶性有机碳 DOC
• 4.4.1 土壤可溶性有机碳 DOC 含量
• 4.4.2 土壤可溶性有机碳 DOC 转化速率
• 4.5 不同马尾松林分的土壤速效磷
• 4.5.1 土壤速效磷含量
• 4.5.2 土壤磷的矿化速率
• 5 结论与讨论
• 5.1 土壤理化特性
• 5.2 土壤氮素矿化特征
• 5.3 土壤微生物量碳氮
• 5.4 土壤可溶性有机碳 DOC
• 5.5 土壤速效磷
• 5.6 小结
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介
• 在读期间发表的论文