不同降水控制条件对小红山土壤酶活性的影响

发布时间：2020-04-27 11:53

【摘要】：土壤酶是生态系统中反映土壤生物活性的重要指标。干旱荒漠地区的土壤酶活性主要受土壤水分、温度、土壤深度因素的制约。本文研究小红山土壤酶活性对降水调控的响应,可以为干旱半荒漠区植被及生态环境的科学管理提供理论依据。该试验通过在野外控制试验平台设置遮雨棚和滴灌系统对降水进行调控,设计了极端干旱处理(-50%,D1)、干旱处理(-25%,D2)、增雨处理I(+50%,W1)、增雨处理II(+25%,W2)、自然降雨(RE)和对照组(CK1、CK2),共计5个降水梯度。通过人工控制降水量的增减,研究土壤蛋白酶、淀粉酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶、脲酶、纤维素酶和蔗糖酶的变化,及与气候和土壤理化性质的相关性,以及不同季节、不同深度下,土壤酶活性的变化规律。主要结论如下:(1)本文研究的7种土壤酶活性,受季节因素的影响均表现为极显著的差异性(P0.01)。夏季研究区内温度和降水量均达到最高值,适宜的温度和湿度,有利于土壤微生物繁殖,同时植物生长茂盛,植物根系的生长也会对土壤酶活性造成一定的影响。蛋白酶活性与过氧化氢酶活性的变化规律一致,在夏季温度最高时,酶活性也达到最高值,进入秋季两种土壤酶活性都表现出下降的现象,进入冬季之后酶活性再次升高。碱性磷酸酶、纤维素酶和蔗糖酶活性变化规律一致,春、夏、秋季均高于冬季的含量。土壤中磷的转化,更多的受温度和降水量的影响。(2)研究区属于干旱半荒漠地带,土壤肥力低,植被主要为草本和小型灌木,只有土壤表层含有较少的枯枝落叶和腐殖质,可以提供微生物生存和发展的环境条件有限,而且干旱区降水稀少,相比之下土壤表层水热条件较好,土壤透气性好,降水大部分停留在表层,随着土壤深度的增加温度降低、湿度减小,土壤酶活性有所下降。土壤蛋白酶、淀粉酶、过氧化氢酶、碱性磷酸酶和脲酶活性,大体呈现随土壤深度的增加酶活性减小的趋势,其中表层土壤中酶活性在总土壤酶活性中所占比例较大。土壤纤维素酶活性随土层深度的变化为先升高后降低。土壤蔗糖酶活性随土层深度的增加酶活性降低。土壤酶活性的垂直变化规律不同,可能是由于研究区的土壤、气候的环境子有所差异的原因。(3)实验通过设置不同降水梯度,分析其对土壤酶活性的影响。不同的降水控制条件下,对不同土壤酶活性进行单因素方差分析发现蛋白酶、碱性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性达到极显著差异水平(P0.01),而淀粉酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性未达到显著差异(P0.05)。土壤蛋白酶活性随水分的增加为先下降后上升,对照组酶活性最低,变化范围在1.14-1.45μg·g~(-1)·24h~(-1)之间。土壤淀粉酶和过氧化氢酶活性无明显变化。碱性磷酸酶活性随水分增加而增加,变化范围在0.59-0.71 mg·g~(-1)·24h~(-1)之间。而土壤脲酶、纤维素酶和蔗糖酶活性随水分的增加呈现先上升后下降的变化形式,变化范围分别在0.32-0.37 mg·g~(-1)·24h~(-1)、0.22-0.29mg·g~(-1)·72h~(-1)和2.59-3.77 mg·g~(-1)·24h~(-1)之间。土壤酶活性受环境因素的影响较大,在分析其变化时应综合考虑环境因素对其变化的影响,本文中主要涉及季节、土壤深度和降雨控制三个因素对土壤酶活性的影响,应综合三因素的交互作用以及酶自身的生化性质对其活性的影响。(4)对7种土壤酶进行主成分分析,前4个因子的累积方差贡献率达到了73%以上,过氧化氢酶、碱性磷酸酶和纤维素酶较其他几种酶能更好的作为评价土壤酶活性综合作用的因子。综合指数分析时发现,ENCI对年际变化、季节变化和土壤深度变化表现出显著的差异性,而对不同降水控制则差异性不明显。(5)不同土壤酶活性与土壤中各种理化性质之间的相关程度不一致,土壤酶具有较强的专一性,在土壤生物代谢和物质转化过程中受各种理化性质的影响程度不同。土壤脲酶、纤维素酶活性与土壤总磷、速效磷、电导率、pH、含水量、微生物碳和微生物氮相关性较好。其他几种酶活性与土壤理化性质之间相关性不好。土壤理化性质受降水调控的影响,除土壤pH值和微生物碳、氮之外,其他性质并未有显著的差异性。
【图文】：

概况,试验区

.1 研究区自然概况研究区位于中国科学院沙坡头沙漠研究站小红山荒漠生态系统野外综合观场（37°29′ N，104°25′ E）（图 1），该地区位于宁夏中卫市境内，腾格里沙漠东缘，属于阿拉善高原荒漠与荒漠草原过渡带，多年平均气温为 10.6℃左右，多平均降雨量为 186 mm，土壤类型棕钙土，土壤剖面分化较明显，腐殖质层厚为 15-30cm。地下水深埋无法被植物根系直接吸收利用，植物和土壤的主要水来源于天然降水，降水主要集中在 7-9 月[69-70]。植物群落[71-72]组成中优势灌木括灌木细枝盐爪爪（Kalidium gracile）、珍珠猪毛菜（Salsola passerina）和红砂Reaumuria soongorica），，优势草本包括小画眉草（Eragrostis minor）、碱蓬Suaeda glauca）。

不同降水控制条件对小红山土壤酶活性的影响

试验样地设置Fig.2Testsamplesetting
【学位授予单位】：甘肃农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S154.2

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