微生物及酶活性對土壤侵蝕的響應特征及機制.pdf

1、土壤侵蝕是限制當今人類生存和發(fā)展的全球環(huán)境問題之一，其不僅引起水土流失，造成土壤養(yǎng)分含量減少，導致土地生產(chǎn)力下降，使土地資源遭受嚴重破壞，而且由其引起的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和酶活性等生物特性的改變，對土壤有機碳(Soil organiccarbon, SOC)固定和區(qū)域碳循環(huán)產(chǎn)生極大影響，進而在一定程度上影響全球氣候狀況。目前，有關(guān)侵蝕誘導的土壤微生物及酶活性的動態(tài)變化機制尚不明確，無法精準評估侵蝕過后土壤微生物等生物特性的變化趨勢。為揭

2、示土壤微生物及酶活性對土壤侵蝕的響應機制，本研究以南方紅壤丘陵區(qū)為研究對象，采用PCR-DGGE等分子生物技術(shù)及比較研究法，分析典型坡面和流域的侵蝕區(qū)及沉積區(qū)土壤生物特性變化特征，揭示了土壤微生物群落組成、酶活性與土壤主要理化因子之間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上深入探討了土壤侵蝕-沉積作用對土壤生物特性的影響。研究獲得的主要結(jié)論如下：
　　(1)土壤沉積作用明顯提高了沉積區(qū)土壤碳、氮含量及酶活性。坡面沉積區(qū)絕大多數(shù)土層SOC、全氮(Tot

3、al nitrogen，TN)、可溶性有機碳（Dissolved organic carbon，DOC）、脲酶、酸性磷酸酶及過氧化氫酶活性均要顯著高于侵蝕區(qū)。其次，侵蝕區(qū)與沉積區(qū)土壤碳、氮含量及酶活性差異在侵蝕干擾較為嚴重的表層(0～30 cm)土壤表現(xiàn)較為明顯，侵蝕區(qū)和沉積區(qū)各層土壤SOC變異率在3.84％-36.42％之間，TN變異率范圍為54.64％～75.00％。此外，侵蝕區(qū)與沉積區(qū)SOC、TN、DOC及酶活性均隨土壤深度的增加

4、呈現(xiàn)總體下降的趨勢。
　　(2)土壤侵蝕顯著降低了流域內(nèi)各侵蝕區(qū)土壤微生物豐度，而侵蝕-沉積過程對土壤微生物群落組成的影響并不顯著。沉積區(qū)土壤微生物量碳(Microbial biomass carbon，MBC)高達0.90 mg g-1，約為侵蝕區(qū)的1.75倍。然而，侵蝕區(qū)與沉積區(qū)土壤微生物多樣性指數(shù)（H）并無顯著差異。相對于土壤微生物群落組成，微生物豐度對侵蝕的響應更為強烈。其次，沉積作用能顯著提高土壤碳的有效性。流域內(nèi)沉積區(qū)

5、土壤DOC含量高達0.334 mg g1，顯著高于侵蝕區(qū)。
　　(3)侵蝕作用下土壤酶活性與土壤碳、氮之間呈現(xiàn)顯著線性相關(guān)。除蔗糖酶外，土壤脲酶、酸性磷酸酶和過氧化氫酶均與SOC、TN、DOC呈現(xiàn)極顯著正相關(guān)，其相關(guān)系數(shù)在0.68～0.95之間。在所檢測的理化參數(shù)中，SOC對土壤酶活性動態(tài)變化的解釋量最高，是影響土壤酶活性的主要控制因子。其次，侵蝕誘導的土壤理化性質(zhì)的改變對土壤微生物群落具有顯著影響。DOC對土壤微生物群落的影響最