【摘要】：生物土壤結(jié)皮(簡(jiǎn)稱生物結(jié)皮)是黃土丘陵區(qū)退耕地上廣泛發(fā)育的生物地被物,覆蓋度達(dá)60%~70%,顯著影響土壤氮素水平。干擾可顯著影響生物結(jié)皮的蓋度及組成,進(jìn)而可能導(dǎo)致土壤氮素累積及轉(zhuǎn)化的改變,但迄今有關(guān)干擾對(duì)生物結(jié)皮土壤氮素水平及轉(zhuǎn)化的影響鮮見(jiàn)報(bào)道,尚不明干擾對(duì)生物結(jié)皮土壤氮素轉(zhuǎn)化的影響。論文以黃土丘陵區(qū)穩(wěn)定期生物結(jié)皮及其生態(tài)功能對(duì)干擾的響應(yīng)這一科學(xué)問(wèn)題,通過(guò)研究不同等級(jí)和季節(jié)干擾對(duì)生物結(jié)皮蓋度、物種組成、生物量、固氮微生物以及氮素轉(zhuǎn)化過(guò)程的影響,揭示了干擾對(duì)生物結(jié)皮氮素轉(zhuǎn)化的影響機(jī)理,取得以下主要結(jié)論:(1)干擾降低了演替后期蘚、地衣及藻結(jié)皮蓋度,導(dǎo)致生物結(jié)皮出現(xiàn)退化趨勢(shì)。降低了生物結(jié)皮主要固氮生物的生物量,改變了土壤水、溫和有機(jī)質(zhì)含量等理化性質(zhì),降低程度與干擾強(qiáng)度及季節(jié)有關(guān)。不干擾、14.3%和16.6%干擾度下生物結(jié)皮蓋度降低15.1%,8.6%、19.6%和30.4%干擾度下藻結(jié)皮蓋度增加9.2%,由穩(wěn)定的深色藻-蘚-地衣混合結(jié)皮向淺色藻結(jié)皮轉(zhuǎn)變,隨著干擾等級(jí)的增加,深色藻及蘚的生物量顯著降低;5等級(jí)干擾下,15°坡度藻、蘚結(jié)皮生物量顯著比25°坡度高5.32 mg·g-1、0.10g·m-2;在雨季干擾一次后,生物結(jié)皮恢復(fù)速率是6%·a-1,在相同的恢復(fù)時(shí)間(2016.01~2017.07)里,雨季和旱季生物結(jié)皮分別恢復(fù)3.5%和-4.4%;干擾后固氮生物Nostoc spp.和Collema spp.生物量分別下降38.5%和31.9%;隨著干擾等級(jí)的增加,生物結(jié)皮年際平均含水量增加0.04%~3.70%,土壤年均溫降低1.17~2.42℃;干擾一年后生物結(jié)皮土壤有機(jī)質(zhì)平均降低4.5g·kg-1。(2)干擾一年后結(jié)皮層全氮和礦化氮含量以及微生物量氮有所下降,其響應(yīng)程度與干擾等級(jí)、土層深度、季節(jié)和坡度等有關(guān)。干擾一年后結(jié)皮層全氮和礦化氮含量較不干擾分別下降0.13~0.40 g·kg-1,11.45~32.68 mg·kg-1,生物結(jié)皮層微生物氮含量下降69.99~330.97 mg·kg-1,0~2 cm土壤微生物氮含量增加25.51~352.17 mg·kg-1;14.3%和16.6%干擾度下生物結(jié)皮土壤氮素累積差異不顯著,19.6%和30.4%干擾度下生物結(jié)皮土壤氮素累積降低顯著;19.6%干擾度下,15°坡度生物結(jié)皮氮素含量顯著高于25°坡度;生物結(jié)皮土壤氮素含量在雨季干擾高于旱季干擾。(3)干擾增加了生物結(jié)皮層氨化細(xì)菌數(shù)量和硝化細(xì)菌數(shù)量,降低了反硝化細(xì)菌數(shù)量,并且降低了土壤氮素礦化速率和脲酶活性,其降低程度與干擾等級(jí)有關(guān)。干擾降低結(jié)皮層脲酶活性約1.08~1.61mg·g-1·24h-1,19.6%和30.4%干擾度下降低顯著;不同干擾處理下結(jié)皮層氨化細(xì)菌和硝化細(xì)菌數(shù)量均高于不干擾約120.4%~2335.7%和1960.3%~4171.7%,反硝化細(xì)菌數(shù)量均低于不干擾72.3~97.1%,下層0~2cm土壤反硝化細(xì)菌高于不干擾97.3%~573.6%;生物結(jié)皮土壤氮素礦化主要發(fā)生在表層0~2cm(含結(jié)皮層),干擾后土壤氮素氮礦化速率下降50%~61%;(4)干擾通過(guò)改變?cè)褰Y(jié)皮蓋度、固氮時(shí)間影響生物結(jié)皮的氮素輸入量,并且增加了土壤硝態(tài)氮流失。干擾一年后,不干擾處理生物結(jié)皮氮素輸入量降低2.33 kg N·ha-1·a-1,8.6%、19.6%和30.4%干擾度下平均增加2.90 kg N·ha-1·a-1,14.3%和16.6%干擾度下降低3.78 kg N·ha-1·a-1,與藻結(jié)皮蓋度和固氮時(shí)間有關(guān);干擾后增加了生物結(jié)皮土壤氮素流失,以硝態(tài)氮流失最為嚴(yán)重,徑流和泥沙中硝態(tài)氮流失量分別為1.22mg·m-2、0.04mg·m-2。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S154

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2558019