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火烧作为森林生态系统恢复和管理的一种模式,被广泛用于播种前的立地准备、控制病虫害、减少森林层的燃料负荷等。一定频率和一定强度的火烧能够改善生态系统的结构和功能,在维持生物多样性和保护生态平衡方面起着重要的作用;但火烧会影响土壤的物理、化学和生物学性质。因此,本文以广东鹤山人工林生态系统为研究对象,设置了桉林火烧迹地、未火烧桉林、灌草坡火烧迹地和未火烧灌草坡4个不同类型的处理,研究森林生态系统火烧迹地植被恢复过程中土壤养分含量及其有效性的变化、土壤微生物生物量和微生物群落结构、组成的变化以及凋落物分解动态。得出的主要结论有以下几个方面:
(1)火烧后桉林和灌草坡土壤有机碳和全氮先增加后减少。3年后桉林火烧迹地与未火烧地相比土壤有机碳和全氮显著减少,灌草坡火烧迹地土壤有机碳和全氮与未烧地相比无明显变化。火烧3年后桉林土壤pH值和速效钾含量显著降低,土壤有效磷、交换性镁、土壤净氮矿化速率和氨化速率降低,但无显著差异;灌草坡火烧迹地除土壤交换性钙显著增加外,其他土壤养分均无显著变化。桉林火烧迹地氮矿化速率较低的主要原因是其可利用基质的减少和桉树快速生长吸收大量养分所致,灌草坡火烧迹地土壤养分的恢复速度较快。
(2)火烧后土壤微生物生物量减少、土壤微生物群落结构发生了改变。随着时间的推移,桉林和灌草坡火烧迹地土壤微生物生物量都在不断增加。火烧2年后桉林土壤磷脂脂肪酸(PLFA)总量就稍高于对照样地,火烧3年后灌草坡火烧迹地土壤PLFA总量与对照样地基本相当。桉林火烧迹地真菌、细菌、革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌PLFA量都低于对照样地,但差异都不显著。灌草坡火烧迹地真菌PLFA量和PLFAfun/PLFAbac在火烧后各个年份都显著低于未烧地;细菌和革兰氏阳性菌PLFA量在火烧后第1年和第3年都显著低于对照样地;火烧1年后革兰氏阴性菌和火烧2年后微生物总的PLFA量显著低于对照样地。主成分分析结果表明火烧1年后的土壤PLFA与火烧2年及3年后的土壤PLFA之间存在着一定的差异,在火烧前期,火烧引起土壤温度升高是造成土壤微生物群落结构和组成变化的主要因素;而土壤理化性质变化是火烧后期引起土壤微生物群落结构变化的重要因素。
(3)与对照样地相比不同火烧迹地的凋落物失重率之间没有显著差异。凋落物的失重率随时间的推移而增大,失重率并不与时间成线性相关,不同时间段凋落物失重率增加的快慢存在着一定差异,在凋落物分解前期失重率增加较快,后期失重率变化相对比较平稳。