喀斯特石漠化生物结皮对土壤理化性质影响及培育技术研究

作     者：郑智恒 

作者单位：贵州师范大学 

学位级别：硕士

导师姓名：熊康宁;容丽

授予年度：2021年

学科分类：07[理学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 090301[农学-土壤学] 

主      题：喀斯特地貌 石漠化 人工培育 生物结皮 土壤理化性质 

摘      要：喀斯特石漠化是中国南方生态建设中需要面临的最突出地域问题,治理成效是判断该地区实现生态文明建设水平和可持续发展的主要依据之一。党的十九届五中全会要求科学推进石漠化综合治理,生物结皮对土壤理化性质影响及培育技术研究是完善石漠化治理的重要途径。对探讨生物结皮与喀斯特生态环境的耦合关系及补充石漠化治理措施具有重要意义。根据自然地理学、植物功能性状权衡及对位配置、可持续发展与环境协同演化、生态系统结构功能及生态环境修复等理论,针对石漠化地区生物结皮生态功能与土壤环境恢复的耦合关系及人工培育技术体系的建立等科学问题与科技需求,在代表中国南方喀斯特生态环境类型总体结构的贵州高原山区选择高原山地潜在-轻度石漠化的毕节撒拉溪、高原峡谷中-强度石漠化的关岭-贞丰花江为研究区,2018-2021年通过野外调查试验、人工培植实验,实验分析、对比分析、方差分析和综合分析等研究方法,围绕石漠化生物结皮对土壤理化性质影响及培育基础前沿研究、共性关键技术研发进行全链条设计、一体化部署、分模块推进进行系统研究。通过探讨四种生物结皮对土壤理化性质改善的影响并在实验室进行外源添加物对苔藓结皮生长发育影响实验。综合分析苔藓结皮、混生结皮、地衣结皮和藻类结皮对土壤理化性质的影响及利用植物生长调节剂、营养液和保水剂3种外源添加物对植物覆盖度、株高度和株密度的影响,重点阐明生物结皮对土壤理化性质的改善机理,揭示外源添加物对人工培育生物结皮的影响机制,提出石漠化生物结皮对土壤环境改善技术及人工培育的相关技术,为国家石漠化综合治理提供科学参考。(1)通过在毕节撒拉溪示范区的试验,对比藓类结皮样地、混生结皮样地(苔藓、地衣和藻类混生,面积占比分别为5:3:2)、地衣结皮样地、藻类结皮样地下的土壤理化指标,藓类结皮样地和混生结皮样地地衣结皮样地和藻类结皮样地。生物结皮能有效促进土壤的元素的积累,且对表层土壤影响最大,随着土层加深影响逐渐减小。就生物结皮对土壤理化性影响而言,各类型生物结皮对土壤理化性均有一定改良效用,藓类结皮和混生结皮对土壤中C、N、P、K等元素的影响较大,而地衣结皮和藻类结皮对土壤的理化性低于其它两类结皮。除了土壤的p H值外,土壤孔隙度、土壤田间持水量、土壤有机碳、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾均显著增加(P地衣结皮样地和藻类结皮样地。生物结皮对土壤养分变化影响显著,且对表层土壤影响最大,随着土层加深影响逐渐减小。就生物结皮对土壤理化性影响而言,各类型生物结皮对土壤理化性均有一定改良效用,藓类结皮和混生结皮对土壤中C、N、P、K等元素的影响较大,而地衣结皮和藻类结皮对土壤的理化性低于其它两类结皮。除了土壤的p H值外,土壤孔隙度、土壤田间持水量、土壤有机碳、全氮、速效氮、全磷、速效磷、速效钾均显著增加(P0.05)。例如:花江示范区生物结皮覆盖下样地的土壤有机碳明显增长,苔藓结皮最高增幅为3.52g·kg,藻类结皮最低增幅是1.82g·kg。全氮含量中苔藓结皮最高增幅为0.75g·kg,藻类结皮最低增幅是0.45g·kg。速效氮含量中苔藓结皮最高增幅为21.53g·kg,藻类结皮最低增幅是17.98g·kg。全磷含量中苔藓结皮最高增幅为0.32g·kg,藻类结皮最低增幅是0.16g·kg。速效磷含量中苔藓结皮最高增幅为2.31mg·kg,藻类结皮最低增幅是1.78mg·kg。速效钾含量中苔藓结皮最高增幅为18.58mg·kg,藻类结皮最低增幅是16.35mg·kg。(3)通过外源添加物对人工培育生物结皮实验证明了合理运用添加剂能有效影响植被的生长发育,本次试验中霍格兰营养液-植物生长调节剂-保水剂的模式是最优的搭配方法。利用霍格兰营养液、植物生长调节剂、保水剂的外源添加物组合模式能有效提高植被的覆盖度、株高度、株密度等生长指标,其中霍格兰营养液-植物生长调节剂-保水剂的组合模式在60天快速培育期中使苔藓