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土壤生物是土壤生态系统的重要组成部分,它不仅控制着生态系统的物质和能量循环,而且对土壤生态系统的变化非常敏感,常常被作为评价土壤扰动及土壤质量变化的指标。本文针对内蒙古典型草原退化严重的问题,通过测定和分析放牧及施肥条件下微生物量、微生物活性、微生物利用碳功能群结构、线虫等土壤生物学性质,采用物理分组法和<13>C核磁共振法测定颗粒状有机质的化学结构,及土壤多糖的含量和组成。阐明了土壤生物学性质对放牧及施肥的响应和机理,揭示了土壤生物学性质与放牧、施肥的关系。这对于草原退化生态系统的恢复重建和草地生态系统的可持续发展,具有重要理论意义和实践价值。结果表明:
过度放牧会显著降低土壤微生物量碳、氮、磷的含量和微生物活性,能改变微生物利用碳功能群结构,并提高土壤线虫数量,但是微生物群落利用碳源的能力和功能多样性指数没有受到影响。这表明过度放牧会严重影响土壤生物学性质。
施羊粪会显著提高土壤微生物量碳、氮、磷的含量,与之相反,施用氮肥会显著降低微生物量碳、氮、磷的含量,而施磷肥也使微生物量碳、氮的含量显著降低。施用氮肥、磷肥或者羊粪都能改变微生物利用碳功能群结构,其中以施用氮肥的效果最为明显。施氮肥会使微生物利用碳源的能力和微生物多样性显著降低,暗示了细菌种类的减少可能是微生物利用碳功能群结构改变的主要原因。这表明施肥不仅影响微生物量和微生物活性,同时也使微生物利用碳源功能群结构发生改变。
施氮肥显著降低了土壤线虫总数和不同营养种群的数量,与之相反,施磷肥或者羊粪对土壤线虫总数没有影响,但是二者都能提高食细菌线虫的数量。这表明施肥会影响线虫的营养种群,尤其是与微生物密切相关的食细菌类线虫和食真菌类线虫。
施用氮肥的土壤其包被态颗粒状有机质含量显著降低,与之相反,施用羊粪的土壤游离态和包被态颗粒状有机质含量,及游离态颗粒状有机质的碳、氮含量都明显提高。大量施用羊粪能显著提高游离态颗粒状有机质的含碳量占土壤总有机碳的比例,但<0.2μm组分的含碳量占土壤总有机碳的比例显著降低。施氮肥或羊粪游离态颗粒状有机质的羰基碳含量都降低,但羊粪提高了烷基碳含量;烷基碳/烷氧碳比值因施用羊粪而显著提高,但因施用氮肥而显著降低。长期施用肥料会引起草原土壤颗粒状有机质含量及化学结构的变化,特别是游离态颗粒状有机质的变化更加明显。
长期施用氮肥显著降低土壤多糖含量,与之相反,施用羊粪能显著提高土壤多糖含量。施肥虽然降低了微生物多糖对土壤多糖的贡献,但是施用氮肥的土壤,微生物多糖对土壤多糖的贡献降低幅度要大于施用羊粪。这表明,长期施氮肥和羊粪都将改变典型土壤多糖的含量和组成。