国家已将推进西南岩溶地区石漠化综合治理列为重要目标,但对石漠化形成和生态恢复的机理研究滞后于国家目标。本项目通过研究植物蒸腾作用和微生物碳酸酐酶对西南岩溶生态系统元素迁移的影响及其岩溶生态效应,探明蒸腾作用和碳酸酐酶在岩溶生态系统元素迁移中的作用,探讨植物栽培对岩溶石山地区土壤发育及水土保持的影响,为西南岩溶石山地区经济植物的选种、栽培管理及水土保持与合理利用以防治石漠化提供科学的理论和实践指导。
生物碳酸酐酶(CA)的岩溶作用已引起学者关注,但微生物CA在这方面的研究尚未见报道。本项目探明了西南岩溶区土壤微生物胞外CA在岩溶环境中的相对稳定性以及典型微生物表达胞外CA活性的环境条件,为研究微生物CA对元素迁移的影响奠定了基础。模拟试验结果表明,典型细菌、真菌和放线菌及其胞外CA对岩溶系统Ca、Mg、Zn元素的迁移具有一定促进作用。真菌的溶蚀效果最显著,其分泌的酸性物质、CA等酶类物质以及真菌菌丝体的包裹作用等是影响真菌溶蚀效果的重要因素,作用效果为包裹作用>酸蚀作用>CA酶促作用,这对于阐明微生物及其CA在岩溶作用及元素迁移中的地位具有重要意义。地貌部位以及母岩的地球化学背景对岩溶土壤系统的元素迁移具有重要影响。植物蒸腾作用对土壤中Ca、Mg、Cu、Fe、Mn、Zn等主要元素迁聚的影响程度因不同地质背景以及不同元素而有明显差异。植物蒸腾作用对Mn、Cu等较难迁移元素的迁移具有一定促进作用。土壤中Cu、Fe、Mn、Zn等微量元素的迁聚对植物吸收系数的影响程度因不同地质背景而有显著差异。岩溶山区进行植被恢复时必须考虑不同地貌部位或不同地质背景的差异,因地制宜地选择合适的植物品种。