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放牧对陇东黄土高原天然草地土壤理化特性及微生物的影响

作　者: 张成霞
导　师: 南志标
学　校: 兰州大学
专　业: 生态学
关键词: 草地退化 放牧率 轮牧 土壤粒径 土壤养分 真菌 细菌 放线菌 微生物量碳 微生物量氮 微生物量磷 季节动态
分类号: S812
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


放牧是草地利用的主要方式之一,家畜通过采食、践踏和排泄粪便等3种主要形式影响草地,特别是草地的土壤状况。本论文于2004-2006年,以陕、甘、宁交界的甘肃省环县、陇东黄土高原不同放牧率的天然草地为对象,系统探讨了放牧对草地土壤物理与化学性质、土壤微生物群落构成及其数量和土壤微生物生物量的影响。主要研究结果如下:1、土壤粘粒、粉(砂)粒、细砂和粗砂的含量百分比在不同放牧率的轮牧分区显著不同。其中粘粒和粉(砂)粒的含量在不放牧的(0只羊/hm~2)轮牧分区显著高于其他各放牧分区,而不同放牧率的轮牧分区间无显著差异。细砂的含量在5.3只羊/hm~2轮牧分区最高,在0只羊/hm~2的最低。粗砂的含量在8.70只羊/hm~2的轮牧分区最高,在0只羊/hm~2和2.7只羊/hm~2的轮牧分区最低。一年中,土壤粘粒、粉(砂)粒、粗砂含量百分比均是9月最高,其在0-30cm土层内的垂直分布特征为粗砂在0-10cm的表层最高,而粘粒、粉(砂)粒、细砂等则是随土层加深而增加。2、连续两年7次对4个放牧强度轮牧分区取样测定土壤有机质和营养成分含量。结果表明,多数情况下,各处理间的有机质和全氮含量无显著差异,而全磷和铵态氮含量在0只羊/hm~2的轮牧分区显著高于2.7只羊/hm~2,硝态氮含量在8.7只羊/hm~2的轮牧分区显著高于0只羊/hm~2的轮牧分区;速效磷含量在2.7只羊/hm~2或0只羊/hm~2轮牧分区显著高于8.7只羊/hm~2的处理。一年中,土壤有机质、全氮、硝态氮含量、pH值均表现为9月最高,全磷和速效磷在11月最高,铵态氮在5月或6月最高。在空间分布上,土壤有机质、全氮、全磷和硝态氮表现为随土层的加深而增加,而土壤铵态氮、速效磷和pH值则表现为随土层的加深而降低。3、各轮牧分区内土壤微生物数量中,以真菌最少,仅占微生物总数的0.10-1.29%,其次为放线菌,占微生物总数的17.37-59.63%,细菌数量最高,占微生物总数的40.27-82.23%。就不同放牧率而言,土壤微生物总数在放牧率为8.7只羊/hm~2的轮牧分区最高,在5.3只羊/hm~2的轮牧分区最低。土壤真菌数量则是在2.7只羊/hm~2轮牧分区最高,其次为5.3只羊/hm~2和8.7只羊/hm~2,在0只羊/hm~2的轮牧分区最低。细菌数量亦是在8.7只羊/hm~2的轮牧分区最高,5.3只羊/hm~2轮牧分区最低,0只羊/hm~2和2.7只羊/hm~2介于其间。放线菌数量在2.7只羊/hm~2的轮牧分区最高,其次为5.3只羊/hm~2和8.7只羊/hm~2的轮牧分区,0只羊/hm~2的轮牧分区最低。一年中,真菌和细菌数量的最高值均出现在9月,最低值在4月或11月;而放线菌的最高值在11月,最低值在4月或6月。在空间分布上,土壤真菌、细菌和放线菌表现为随土层的加深而显著降低。土壤真菌和细菌、真菌和放线菌、细菌和放线菌数量之间呈显著的正相关,相关系数分别为0.3362-0.4626、0.2087-0.4535和0.6434-0.6456。土壤真菌、细菌数量分别与土壤中铵态氮、硝态氮含量呈显著正相关(p＜0.05),放线菌数量与土壤中全磷含量呈显著正相关(p＜0.05),土壤pH值与细菌、放线菌数量均分别呈显著正相关(p＜0.05)。4、不同放牧强度下,0-10cm、10-20cm和20-30cm土层,土壤微生物量碳均是在8.7只羊/hm~2的轮牧分区内最低,而微生物量氮在8.7只羊/hm~2的轮牧分区内的最高,其他3个放牧率分区间微生物量碳和氮含量差异不显著。土壤微生物量磷在0只羊/hm~2的轮牧分区内最低,其他3个放牧率分区间2.7只羊/hm~2或5.3只羊/hm~2的轮牧分区内的磷含量显著高于8.7只羊/hm~2的分区。不同取样期,土壤微生物量碳和磷在9月份达到最高,微生物量氮在11月份最高。连续两年测定结果同时表明,放牧的累加效应十分明显。2005年各期各区的微生物量碳和氮明显低于2004年相同时期。土壤微生物量碳、氮和磷在空间分布上均表现为随土层的加深而显著降低,且含量在各层次间均差异显著(p＜0.05)。土壤微生物量碳和氮、氮和磷、碳和磷均呈显著正相关(p＜0.05),相关系数分别为0.3649、0.2195和0.3390。回归方程式分别为y=0.036x+7.2752、y=0.0562x+5.5049和y=0.0064x+5.1656,决定系数分别为0.3649、0.2195和0.3390。土壤微生物量碳分别与粘粒、粉(砂)粒含量显著正相关(p＜0.05),而与细砂含量显著负相关。微生物量氮与速效磷呈显著正相关。微生物量磷与土壤pH值显著正相关。根据上述结果,似可认为试验草地条件下,适宜放牧率为2.7-5.3只羊/hm~2。

全文目录


中文摘要  4-6
ABSTRACT  6-13
第一章 前言  13-15
第二章 文献综述  15-32
  2.1 放牧对草地土壤理化特性的影响  15-24
    2.1.1 草地土壤物理性质  15-18
      2.1.1.1 土壤容重  15-17
      2.1.1.2 土壤渗透能力  17-18
    2.1.2 草地土壤化学性质  18-23
      2.1.2.1 土壤有机质  18-21
      2.1.2.2 土壤氮素循环  21-22
      2.1.2.3 全磷和速效磷  22-23
    2.1.4 小结  23-24
  2.2 放牧对草地土壤微生物区系及数量的影响  24-29
    2.2.1 土壤微生物区系组成和数量  24-26
      2.2.1.1 微生物区系  24-25
      2.2.1.2 微生物数量  25-26
    2.2.3 土壤微生物的垂直分布与季节性变化  26-28
      2.2.3.1 微生物的垂直分布  26-27
      2.2.3.2 微生物的季节变化  27-28
    2.2.4 小结  28-29
  2.3 放牧对草地土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响  29-32
    2.3.1 土壤微生物量碳  30-31
    2.3.2 放牧对土壤微生物量氮和磷的影响  31
    2.3.3 土壤微生物量碳氮间的关系  31
    2.3.4 小结  31-32
第三章 放牧条件下草地土壤理化特性的时空变化  32-57
  3.1 前言  32
  3.2 材料方法  32-35
    3.2.1 试验地概况  32-33
    3.2.2 放牧试验设计  33
    3.2.3 土样的采集  33-34
    3.2.4 土壤粒径的测定  34
    3.2.5 土壤养分和pH的测定  34
    3.2.6 数据统计与分析  34-35
  3.3 结果  35-54
    3.3.1 土壤粒径  35-41
      3.3.1.1 粒径  35
      3.3.1.2 粉(砂)粒  35-36
      3.3.1.3 细砂  36
      3.3.1.4 粗砂  36-41
    3.3.2 土壤养分  41-50
      3.3.2.1 有机质  41
      3.3.2.2 全氮  41
      3.3.2.3 全磷  41-42
      3.3.2.4 铵态氮  42
      3.3.2.5 硝态氮  42-43
      3.3.2.6 速效磷  43-50
    3.3.3 pH值  50-51
    3.3.4 土壤粒径与土壤养分间的相关性  51-54
  3.4 讨论  54-56
  3.5 小结  56-57
第四章 放牧对草地土壤微生物群落结构的影响  57-72
  4.1 前言  57-58
  4.2 材料方法  58-59
    4.2.1 试验地概况  58
    4.2.2 放牧试验设计  58
    4.2.3 土样的采集  58
    4.2.4 土壤微生物的分离  58-59
    4.2.5 数据统计与分析  59
  4.3 结果  59-69
    4.3.1 土壤微生物数量  59-62
      4.3.1.1 微生物总数量  59-60
      4.3.1.2 土壤真菌数量  60
      4.3.1.3 土壤细菌数量  60-61
      4.3.1.4 土壤放线菌数量  61-62
      4.3.1.5 各类微生物数量的比例  62
    4.3.2 各层土壤微生物的季节动态  62-66
      4.3.2.1 真菌的季节动态  62-64
      4.3.2.2 细菌的季节动态  64-65
      4.3.2.3 放线菌的季节动态  65-66
    4.3.3 土壤真菌、细菌和放线菌数量之间的相关性  66-68
    4.3.4 土壤微生物数量与土壤理化性质之间的关系  68-69
  4.4 讨论  69-71
    4.4.1 土壤微生物的数量和比例  69
    4.4.2 土壤微生物数量对放牧的响应  69-70
    4.4.3 土壤微生物数量的季节变化  70
    4.4.4 土壤微生物数量的垂直分布  70-71
    4.4.5 土壤微生物数量间及其与土壤理化性质的关系  71
  4.5 小结  71-72
第五章 放牧对草地土壤微生物生物量碳、氮、磷的影响  72-89
  5.1 前言  72-73
  5.2 材料与方法  73-76
    5.2.1 试验区概况  73
    5.2.2 放牧试验设计  73
    5.2.3 土样的采集  73
    5.2.4 土样的预培养  73
    5.2.5 氯仿薰蒸处理  73-74
    5.2.6 土壤微生物生物量碳的测定  74-75
    5.2.7 土壤微生物量氮的测定  75
    5.2.8 土壤微生物量磷的测定  75-76
    5.2.9 数据统计与分析  76
  5.3 结果  76-82
    5.3.1 不同放牧强度下土壤微生物量碳的时空分布  76-78
    5.3.2 不同放牧强度下土壤微生物量氮的时空分布  78-79
    5.3.3 不同放牧强度下土壤微生物量磷的时空分布  79-80
    5.3.4 土壤微生物量碳、氮、磷间的相关性  80-81
    5.3.5 土壤微生物量与土壤理化性质的关系  81-82
  5.4 讨论  82-88
    5.4.1 土壤微生物量对放牧的响应  82-85
    5.4.2 土壤微生物量的季节动态  85-87
    5.4.3 土壤微生物量的空间变化  87
    5.4.4 土壤微生物量与土壤理化性质的关系  87-88
  5.5 小结  88-89
第六章 结论性讨论与建议  89-98
  6.1 结论性讨论  89-97
  6.2 今后研究的方向  97-98
参考文献  98-116
在学期间的研究成果  116-117
项目资助  117-118
致谢  118-119

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中图分类: > 农业科学 > 畜牧、动物医学、狩猎、蚕、蜂 > 普通畜牧学 > 草地学、草原学
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