汶川大地震對(duì)四川理縣岷江柏林土壤理化性質(zhì)及微生物多樣性的影響.pdf

1、2008年發(fā)生的“5.12”汶川大地震發(fā)生地是我國(guó)長(zhǎng)江上游重要的水源涵養(yǎng)地和水土保持區(qū)，也是我國(guó)森林資源的主要分布區(qū)之一。地震造成的水土流失、山體滑坡、泥石流等次生災(zāi)害，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定和發(fā)展帶來(lái)了持續(xù)的不利影響，造成土層變薄、土壤貧瘠化，森林生態(tài)功能下降。為此，通過(guò)對(duì)災(zāi)區(qū)森林土壤環(huán)境的變化特征的研究，對(duì)加快災(zāi)區(qū)森林土壤的生態(tài)修復(fù)，確保該區(qū)域的生態(tài)安全具有十分重要意義。本文以理縣的熊爾山和蒲溪溝兩個(gè)受災(zāi)區(qū)中典型的人工林岷江柏林作為研

2、究對(duì)象，采用現(xiàn)代儀器分析方法和分子生物學(xué)技術(shù)，圍繞土壤的基本理化性質(zhì)、土壤微生物豐度和土壤粘粒礦物等方面開展比較研究，探索地震對(duì)森林土壤環(huán)境質(zhì)量帶來(lái)的影響，為災(zāi)區(qū)土壤修復(fù)提供可靠的理論依據(jù)。研究結(jié)果得到:
　　(1)地震對(duì)岷江柏林土壤理化性質(zhì)帶來(lái)十分明顯的變化。與未遭地震破壞的土壤相比，5個(gè)受地震影響嚴(yán)重的林分表層土壤(0～20 cm)的粘粒含量平均下降了54.4％，土壤容重平均值達(dá)1.28 g·cm-3，顯著高于對(duì)照土壤。同時(shí)，

3、地震后造成各個(gè)土層(0～20cm、20～40 cm和40～60 cm)的pH顯著升高，pH值平均提高了11.5％。地震造成的土體擠壓和山體崩塌在一定程度上導(dǎo)致了土壤容重升高，總孔隙度降低，地震造成土壤團(tuán)聚結(jié)構(gòu)體破壞，土壤顆粒缺乏有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)，進(jìn)而土壤抗侵蝕能力減弱，發(fā)生粘粒淋失。受地震影響土壤的陽(yáng)離子交換量(CEC)最大值為5.88 cmol·kg-1，最小值為1.74cmol·kg-1，平均值為3.72 cmol·kg-1，是對(duì)照土壤

4、的1/4～1/5，土壤保肥能力十分低下。土壤粘粒流失、有機(jī)質(zhì)含量減少及pH值增加是導(dǎo)致CEC減少的主要原因。受地震影響土壤的全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀平均含量均低于對(duì)照區(qū)，土壤有機(jī)質(zhì)與全氮、堿解氮、有效磷、陽(yáng)離子交換量之間的相關(guān)性達(dá)到顯著，說(shuō)明土壤的有機(jī)質(zhì)含量對(duì)土壤肥力的提高和維持具有十分重要的作用。調(diào)查地的土壤C/N大部分在12以下，而對(duì)照土壤的值在19.5～34.9的范圍內(nèi)，表明地震造成土壤的碳損失率大于氮損失率。
　　(2

5、)地震對(duì)土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)和豐度帶來(lái)顯著的影響。運(yùn)用熒光定量PCR技術(shù)對(duì)地震災(zāi)區(qū)六種土壤微生物豐度進(jìn)行對(duì)比分析得到，調(diào)查區(qū)土壤中除了含細(xì)菌、真菌外，古菌含量也較高。受地震影響，土壤的細(xì)菌、真菌、古菌、泉古菌、氨氧化古菌和氨氧化細(xì)菌的基因拷貝數(shù)平均值分別為4.73×107 copies·g-1干土，6.89×105 copies·g-1干土，2.88×106 copies·g-1干土，6.25×105 copies·g-1干土，5.36

6、×104 copies·g-1干土和4.77×104copies·g-1干土，都出現(xiàn)顯著的下降。受地震影響土壤的不同微生物的平均基因拷貝數(shù)由大到小排序?yàn)榧?xì)菌＞古菌＞真菌＞泉古菌＞氨氧化古菌＞氨氧化細(xì)菌。細(xì)菌具有較高的豐度，是受災(zāi)地土壤微生物群落中的優(yōu)勢(shì)菌。地震影響土壤的微生物數(shù)量與土壤各項(xiàng)理化性質(zhì)相關(guān)性不顯著。主成分分析發(fā)現(xiàn)，古菌、泉古菌和氨氧化古菌3類菌群之間關(guān)系密切，表明氨氧化古菌在泉古菌或固菌中占有重要的位置。同時(shí)發(fā)現(xiàn)，氨氧化古菌

7、和同氨氧化細(xì)菌在研究土壤中的數(shù)量變動(dòng)存在著明顯的不一致性，兩者之間存在著互補(bǔ)性。細(xì)菌和真菌在主成分分析中占有位置十分相近，可能同兩類微生物同土壤有機(jī)質(zhì)的緊密關(guān)系有關(guān)，地震造成土壤有機(jī)質(zhì)的急劇減少，將嚴(yán)重影響土壤細(xì)菌和真菌的數(shù)量。
　　(3)土壤粘粒對(duì)調(diào)查土壤的理化特性、肥力保持等方面都具有重要的意義。采用XRD、紅外譜和EDS等技術(shù)分析得到，調(diào)查熊爾山、蒲溪溝兩地土壤的粘粒組成相似，主要是伊利石、高嶺石、綠泥石和伊蒙混層，其中伊利

8、石含量高達(dá)69.8％～77.7％。化學(xué)組成均以SiO2、Al2O3、Fe2O3為主，其中SiO2含量占到一半左右。土壤粘粒比表面積在56.8～46.5 m3·g-1，均以介孔為主。調(diào)查土壤中粘粒的組成和結(jié)構(gòu)特征對(duì)土壤保水、保肥具有十分重要的作用。
　　研究表明，地震帶來(lái)的土壤障礙因子包括:土壤有機(jī)質(zhì)含量減少，土壤pH升高，表層土壤質(zhì)地較粗，粘粒含量少，土壤微生物多樣性減少。為此，我們提出以下土壤修復(fù)建議:(1)增加土壤有機(jī)質(zhì)?？筛?/p>