植被恢复对土壤温室气体排放及微生物活性的影响

【作者】 周际海； 袁颖红； 樊后保； 濮海燕； 郑纪勇； 申卫博；

【机构】 南昌工程学院生态与环境科学研究所； 中国科学院黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室；

【摘要】 黄土高原是世界上水土流失最严重的地区之一,区域可持续发展面临环境不断恶化的压力。党和政府十分重视黄土高原的综合治理工作,基于此,我国政府自1999年开始实施了退耕还林（草）工程建设。退耕还林（草）是治理水土流失、改善生态环境的一项重要的、也是极为有效的措施。目前,退耕还林（草）工程的实施已使得黄土高原区域植被覆盖发生了巨大变化。不同植被对土壤环境有不同程度的改变,同时也会影响土壤生物地球化学循环。本研究以宁夏回族自治区固原市不同退耕还林（草）模式土壤为研究对象,选择不同植被恢复类型的退耕林（草）地,研究实施退耕还林（草）工程后植被恢复对土壤温室气体排放的影响及相关土壤微生物群落结构的变化及其微合关系。已有较多研究者在探索自然生态系统中植被恢复与土壤微生物之间的关系,从而试图为区域生态恢复提供一些理论基础。本研究选择了5种植被恢复类型,包括4种人工数恢复植被和1种自然恢复植被,分别是人工苜蓿地、人工柠条林地、人工山杏林地、人工红梅杏林地及自然草地。分别采集0～10、10～20、20～30和30～40 cm土层土壤,每个土层采集3个样点作为重复,带回室内进行培养实验,分别测定土壤CO₂、CH₄和N₂O的释放量以及相关土壤酶活性。试验结果表明,土壤温室气体排放及土壤微生物活性在5种不同植被类型土壤中变化很大。总的来说,土壤CO₂和N₂O表现出排放,而土壤CH₄表现出吸收,且CO₂和N₂O的排放量及CH₄的吸收量均随土壤深度的加深而减少。自然草地排放CO₂最多,而柠条林地排放最少;红梅杏林地排放N₂O最多,苜蓿地排放最少;自然草地CH₄吸收量最大,而苜蓿地吸收量最小。4种人工植被土壤CO₂和N₂O的排放量分别是自然草地的43.2%～74.9%和82.5%～138.6%,而CH₄的吸收量是草地的42.5%～71.1%;土壤FDA水解酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶分别是自然草地50.0%～67.1%,50.9%～91.2%,61.9.%～80.2%和35.0%～92.6%。以上结果表明,植被恢复过程对土壤温室气体排放及土壤微生物学特性产生了很大影响,但植被恢复过程中土壤温室气体排放变化及其微生物机制仍然需要进一步深入研究。进一步的研究结果可为国家制定合理的土地利用调整政策提供科学根据,也可为土施地利用及覆被变化对全球环境变化的影响研究提供理论依据。更多还原