吉林松原盐碱农田土壤理化性质和酶活性对有机碳的影响研究

发布时间：2020-06-20 03:22

【摘要】：土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)库是最大的陆地有机碳库,据估计,全球土壤有机碳库是陆地植被碳库的2-3倍,是全球大气碳库的2倍多,由于土壤有机碳贮量的巨大库容,其微小的变化就会对全球碳循环以及气候变化产生显著影响。虽然国内外学者对土壤有机碳有着广泛研究,但多见于森林、草原、湿地等生态系统。本文选取了研究相对较少的盐碱农田生态系统作为研究对象,并将盐碱水田和旱田同时纳入研究范围,应用多种数据分析方法,拟揭示盐碱农田土壤有机碳的变化规律以及影响有机碳的环境因素。土壤酶在土壤有机碳的合成、转化和分解过程中起到至关重要的作用,是调节土壤碳储存的关键组分,同时土壤理化性质也会对土壤有机碳含量产生重要影响。因此,本文从土壤理化性质和土壤酶活性入手,研究这些因素对土壤有机碳含量的影响,最后对所有要素进行分析,讨论影响土壤有机碳的主要因素。本文研究区位于吉林西部的松原地区,属于生态脆弱带和全球变化陆地样带的中国东北样带,是世界三大盐碱地集中分布区之一。本研究在吉林松原选取了3个盐碱水田(设为P1、P2和P3)和3个盐碱旱田(U1、U2及U3)作为研究样地,于2016年5月、7月和9月(分别对应水稻的幼苗期、分蘖-抽穗期和结实期,以及玉米的幼苗期、拔节-抽穗期和成熟期),采集0-30cm的表层土壤样品和30-60cm的底层土壤样品。土壤样品采集后带回实验室测定土壤有机碳含量,同时监测土壤pH、碱化度(Exchangeable sodium percentage,ESP)、容重和电导率等理化性质,以及土壤淀粉酶、蔗糖酶、过氧化氢酶和多酚氧化酶活性。通过方差分析发现,表层和底层土壤有机碳存在显著差异(P0.01),呈现含量随土壤剖面深度的加深而降低的趋势。土壤有机碳也随着农作物的生长过程而波动,在7月明显降低,随后在9月份增加。此外,不同样地土壤有机碳含量也呈现显著差异(P0.01),在水田表现为:P1样地有机碳含量平均值最高,其次为P2样地,P3样地有机碳最低;在旱田表现为:U1样地有机碳含量平均值最高,其次为U2样地,最低为U3样地。相关分析显示,在盐碱水田和旱田,土壤pH、碱化度以及容重与有机碳均呈现显著负相关。因此,在吉林松原盐碱农田区,过高的土壤pH、碱化度和容重对土壤有机碳产生负影响。在测定的土壤酶中,淀粉酶、蔗糖酶和过氧化氢酶与水田土壤有机碳均呈显著正相关。对于旱田,土壤淀粉酶和蔗糖酶与有机碳有着显著正相关关系,多酚氧化酶与有机碳呈显著负相关。从以上研究结果可知,土壤水解酶对吉林松原盐碱农田土壤有机碳含量均有显著影响,产生促进作用。在氧化还原酶中,土壤过氧化氢酶对水田有机碳有重要的正影响,多酚氧化酶对旱田土壤有机碳有重要的负影响。最后,本文对所测定的土壤理化性质和土壤酶进行主成分分析(Principal component analysis,PCA),通过PCA可以得到影响吉林松原盐碱农田土壤有机碳的主要因素。结果表明,在盐碱水田样地中,对土壤有机碳产生较大负影响的因素为土壤pH;在盐碱旱田地区,影响土壤有机碳的主要负向因素是土壤pH和碱化度。通过比较盐碱水田和旱田土壤有机碳主要负影响因素,发现土壤碱化度对旱田有机碳的限制作用更大。这可能归因于不同农作物种植管理方式的差别,水田多年的灌溉方式一定程度上削弱了土壤的盐碱程度。本研究为进一步细化和完善吉林松原盐碱农田区土壤碳循环机制提供了技术支撑,对研究区的土壤资源保护、农业可持续发展以及农田管理措施的合理应用具有一定的借鉴意义和价值。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S153;S154.2
【图文】：

技术路线图,技术路线,盐碱,农田生态系统

8图 1-1 技术路线1.4 创新点以往国内外学者对土壤有机碳及其影响因素的研究多集中于森林、草地、湿地等生态系统，而有关盐碱农田生态系统的此类研究较为少见。本研究将盐碱水田和盐碱旱田样地同时纳入研究范围，运用多种数据统计分析方法，研究盐碱农田生态系统中土壤理化性质和土壤酶活性对有机碳的影响作用，对进一步揭示盐碱农田生态系统土壤碳循环机制具有一定创新性。

行政区划图,松原,行政区划图,地理位置

第二章研究区概况第二章研究区概况2.1 地理位置松原位于中国东北吉林省西部地区，属于全球变化陆地样带中的中国东北样带。吉林西部主要指吉林省的松原市和白城市两个市级区域，其中松原市位处于松嫩平原的南端，地理坐标为 123°6′-126°11′ E；43°59′-45°32′ N。松原市包括乾安县、长岭县、前郭尔罗斯蒙古族自治县（前郭县）、宁江区（市辖区）及扶余市[64]，其中前郭县是该区域重要的水稻灌区[65]，具体行政区划图见 2-1。

【参考文献】