淹水对三峡库区消落带土壤氮形态分布及相关酶、细菌的影响

发布时间：2017-07-30 19:04

  本文关键词：淹水对三峡库区消落带土壤氮形态分布及相关酶、细菌的影响

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【摘要】：三峡水库蓄水运行后,在库区周边形成落差高达30 m的消落带。这一水、陆交错区域,属于生态敏感区。消落区土壤频繁经历淹没-出露过程,必然会影响土壤微生物和氧化还原特性,从而改变氮素形态分布。因此研究消落区土壤氮素形态分布特征,对于阐明消落区氮素在水土界面上的迁移转化具有重要意义。本文以三峡水库消落区典型的紫色土为研究对象,通过原位试验,控制不同的淹水深度(2,5和15 m)和淹水时间(30,60,120和180 d),并以不淹水(0 m)作为对照,探讨了不同淹水深度下土壤氮素形态分布特征,并从生物学的角度分析了土壤氮素转化与相关酶、细菌间的关系。主要结果如下:(1)采用改进沉积物氮连续提取法测定了淹水条件下土壤氮素形态分布特征。土壤全氮量在淹水期整体上随淹水深度的增加而减少,而落干期土壤的全氮量整体上低于淹水期。土壤中可转化态氮(TF-N)的4种形态的氮含量表现趋势为有机硫化物结合态(OSF-N)铁锰氧化物结合态(IMOF-N)离子交换态(IEF-N)碳酸盐结合态(CF-N)。淹水期间,土壤IEF-N、IMOF-N含量随淹水深度增加呈减少趋势。与未淹水(0 m)相比,各淹水深度土壤CF-N含量明显增加,而OSF-N含量无明显变化。整体上看,各淹水深度土壤的TF-N含量均显著高于未淹水(0 m)。随着淹水时间的增加,淹水土壤的TF-N含量有增加的趋势,而NTF-N和TN含量在淹水期间均减少,说明部分NTF-N转化成了TF-N。(2)淹水条件下土壤氮形态与其水环境如水温、电导率、pH、溶解氧等因素有关。在各形态氮中,IEF-N和IMOF-N之间呈显著正相关。TN与水环境各指标之间均达到了显著相关性。水温与IMOF-N呈显著正相关,光照和IEF-N、IMOF-N也呈显著正相关,溶解氧与IEF-N呈显著正相关,而与CF-N呈显著负相关。(3)不同淹水深度下土壤无机氮含量发生变化。铵态氮和硝态氮含量对不同淹水深度的响应有显著差异(p0.05)。淹水180 d,土壤铵态氮和硝态氮含量随淹水深度的增加均逐渐降低;与未淹水(0 m)对比,水深2 m处的铵态氮含量显著增加,而水深15 m处的硝态氮含量显著减少(p0.05);对于土壤无机氮(铵态氮+硝态氮)而言,水深15 m处的无机氮含量低于未淹水(0 m)。土壤经历第2次淹水后,各淹水深度土壤的铵态氮和硝态氮含量均显著低于未淹水(0 m)。重新淹水后,可能促进土壤氮素再次进入水体,进一步加重库区水体富营养化问题。(4)淹水环境影响土壤氮素的转化。水温、浊度与4种酶(脲酶、亚硝酸还原酶、硝酸还原酶和羟胺还原酶)活性呈显著正相关;而电导率与其他3种酶活性(除硝酸还原酶外)均达到显著正相关。同时溶解氧和这4种土壤酶活性之间没有显著相关性。pH与脲酶、亚硝酸还原酶活性之间存在显著负相关关系;光照与其他3种酶活性(除硝酸还原酶外)均达到显著正相关。再者,氨化细菌、亚硝化细菌和反硝化细菌数量在淹水期大体上随淹水深度增加而减少,这与淹水期土壤无机氮含量的变化趋势一致。不同深度下水环境中光照、温度和浊度等的差异,改变了土壤酶和微生物活性,进而影响了土壤氮素形态转化。
【关键词】：三峡水库 消落区 淹水深度 氮 酶活性 细菌
【学位授予单位】：华中农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S153.6;S154
【目录】：

• 摘要7-9
• ABSTRACT9-11
• 缩略词表11-12
• 第一章 前言12-25
• 1 三峡水库消落区概况12-13
• 2 消落区面积及分布特点13-14
• 3 典型消落带-小江流域消落区概况14-15
• 3.1 小江流域消落区自然环境状况14-15
• 3.2 小江流域生态环境问题15
• 4 三峡库区的环境污染影响15-17
• 4.1 库区氮污染现状16
• 4.2 水库消落区氮素研究及存在的主要问题16-17
• 5 国内外研究进展17-23
• 5.1 氮迁移转化的影响因素18-20
• 5.2 淹水-落干过程对土壤氮素迁移转化的影响研究20-22
• 5.3 土壤氮素形态的研究22-23
• 6 研究内容和意义23-25
• 6.1 研究目的23
• 6.2 研究内容23
• 6.3 研究创新点23-24
• 6.4 技术路线24-25
• 第二章 淹水条件下消落区土壤的氮素形态分布特征25-42
• 1 前言25-26
• 2 材料与方法26-30
• 2.1 供试土壤26
• 2.2 试验设计26-27
• 2.3 土壤样品采集和水环境分析27-28
• 2.4 化学分析方法28-30
• 2.5 数据处理方法30
• 3 结果与分析30-38
• 3.1 不同淹水深度下土壤的基本理化性质变化30-32
• 3.2 不同淹水深度下土壤氮的形态变化32-36
• 3.3 土壤氮形态相关性分析36-38
• 4 讨论38-41
• 4.1 淹水对土壤理化性质的影响38
• 4.2 淹水对土壤氮形态的影响38-41
• 5 小结41-42
• 第三章 淹水条件下消落区土壤氮素转化及酶、细菌变化42-61
• 1 前言42-43
• 2 材料与方法43-49
• 2.1 供试土壤43
• 2.2 试验设计43
• 2.3 土壤样品采集43
• 2.4 化学分析方法43-48
• 2.5 数据处理方法48-49
• 3 结果与分析49-56
• 3.1 不同淹水深度下土壤的无机氮变化49-51
• 3.2 不同淹水深度下土壤氮转化相关酶变化51-53
• 3.3 不同淹水深度下土壤氮转化相关细菌的数量变化53-55
• 3.4 土壤氮素转化相关酶相关性分析55-56
• 4 讨论56-59
• 4.1 不同淹水深度对土壤无机氮含量的影响56-58
• 4.2 不同淹水深度对土壤氮相关酶活性的影响58
• 4.3 不同淹水深度对土壤氮相关细菌数量的影响58-59
• 5 小结59-61
• 第四章 研究结论与展望61-63
• 1 主要研究结论61-62
• 2 展望62-63
• 参考文献63-73
• 硕士期间撰写与发表论文73-74
• 致谢74

【参考文献】

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