吉林西部盐碱水田不同土壤质地酶活性与有机碳的变化规律及关系研究

发布时间：2017-09-01 08:32

  本文关键词：吉林西部盐碱水田不同土壤质地酶活性与有机碳的变化规律及关系研究

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【摘要】：土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)在全球碳循环中是一个主要的碳库。植物同化作用固定的有机碳储存于土壤有机碳中,是陆地生态系统主要的碳汇途径。土壤酶与有机物质分解、能量转移等密切相关,对碳循环有很大的影响,同时其活性受土壤微生物活性、土壤理化性质影响。作为土壤物理性质之一的土壤质地,决定着土壤理化特性及生物学特性。因此,探讨土壤质地对土壤酶活性及其对有机碳的影响,对揭示土壤有机碳转化机制,减缓与适应全球气候变化提供技术支撑等有重要的理论意义和应用价值。稻田农业在我国粮食安全方面起到了重要支撑作用。在我国农田土壤中,水稻土的有机碳含量水平较高、具有较大的固碳潜力。位于吉林省西部的前郭尔罗斯(前郭)灌区,是中国东北四大灌区之一,隶属全球气候变化研究中的中国东北样带,是世界三大盐碱地集中分布区和全球碳循环研究的重要地区。本文以前郭灌区典型水田土壤质地为研究对象,依托导师的自然科学基金项目“吉林盐碱水田区全年候土壤有机碳变化机理及变暖潜势研究”和博士点基金项目“盐碱水田区土壤碳酸盐和微生物对有机碳量变化的综合作用机理研究”,系统深入地研究了不同质地水田土壤中水稻生长期SOC和土壤酶的变化规律,分析土壤质地和水稻生长对土壤酶和SOC的影响,建立SOC与土壤酶的响应模型,为盐碱土区碳循环机理研究提供基础支撑。通过研究发现,在水稻生长的各个时期,土壤SOC含量为壤土砂质壤土粉砂质壤土。这是由于粉砂质壤土盐碱性较大造成的。土壤有机碳在水稻生长的不同时期含量发生变化。不同质地土壤SOC变化规律为抽穗期结实期未种植水稻时期幼苗期抽穗期。底层土壤有机碳变化情况与表层一致。深度在不同土壤质地和不同水稻生长时期都对SOC产生显著影响。在水稻生长的各个时期,土壤蔗糖酶活性均呈现壤土显著高于粉砂质壤土和砂质壤土,粉砂质壤土显著高于砂质壤土的趋势。蔗糖酶活性抽穗期高于结实期,结实期高于未种植水稻时期和水稻幼苗期。水稻分蘖期土壤蔗糖酶活性显著低于其他时期。底层土壤蔗糖酶活性变化规律与表层基本一致,但差异减小。土壤深度影响土壤蔗糖酶活性。土壤淀粉酶活性变化规律与土壤蔗糖酶变化规律基本一致。三类土壤中纤维素酶的活性均较小,即土壤质地对水田纤维素酶活性影响不大。土壤纤维素酶在水稻生长的不同时期活性变化与蔗糖酶、淀粉酶一致。纤维素酶活性最高时期均为水稻的抽穗期,最低为分蘖期。土层深度对土壤纤维素酶活性影响要小于对蔗糖酶和淀粉酶的影响。表层土壤过氧化氢酶活性受水稻不同生长期和土壤质地影响较小。底层土壤过氧化氢酶活性大小的顺序为壤土砂质壤土粉砂质壤土。土壤深度对水田过氧化氢酶的主要影响在幼苗期和分蘖期。SOC对蔗糖酶和淀粉酶活性的变化响应最为强烈。土壤蔗糖酶和淀粉酶与SOC呈现极显著正相关关系。纤维素酶活性在壤土中与SOC相关达到极显著水平,在砂质壤土中达到显著性水平,在粉砂质壤土中未发现显著相关性。过氧化氢酶活性与砂质壤土和粉砂质壤土SOC的相关性均达到极显著性水平,在壤土中为显著性水平。对壤土有机碳含量影响最大的是蔗糖酶,对粉砂质壤土有机碳含量影响最大的是过氧化氢酶,对砂质壤土影响最大的是淀粉酶。本文研究结果为揭示盐碱土区土壤有机碳转化机制,完善北方陆地生态系统碳循环研究的技术方法体系和土壤碳源/汇基础数据库,减缓与适应全球气候变化,提供区域技术支撑等有重要的理论意义和应用价值。
【关键词】：土壤酶 有机碳 土壤质地 水稻生长 盐碱水田
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S154.2;S153.6
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究背景11
• 1.2 选题意义11-13
• 1.3 国内外研究进展13-17
• 1.3.1 农田土壤有机碳的研究进展13-14
• 1.3.2 土壤酶的研究进展14-15
• 1.3.3 土壤机械组成15-16
• 1.3.4 土壤有机碳与土壤酶的关系16-17
• 1.4 研究内容17-19
• 1.4.1 研究内容17
• 1.4.2 技术路线17-18
• 1.4.3 创新点18-19
• 第二章 研究区概况19-23
• 2.1 自然环境概况19-20
• 2.2 社会经济概况20-22
• 2.3 水稻生长概况22-23
• 第三章 材料与方法23-27
• 3.1 土壤样品采集23-25
• 3.2 土壤样品各指标分析方法25-26
• 3.3 数据分析26-27
• 第四章 盐碱水田不同土壤质地生长期土壤有机碳变化规律27-32
• 4.1 SOC含量变化规律27-30
• 4.1.1 表层不同质地土壤有机碳27-28
• 4.1.2 底层不同土壤质地有机碳28-29
• 4.1.3 深度对有机碳影响29-30
• 4.2 本章小结30-32
• 第五章 盐碱水田不同质地土壤酶活性变化规律32-48
• 5.1 蔗糖酶含量变化规律32-36
• 5.1.1 表土层不同土壤质地生长期蔗糖酶含量32-34
• 5.1.2 底土层不同土壤质地生长期蔗糖酶含量34-35
• 5.1.3 土层深度对土壤蔗糖酶的影响35-36
• 5.2 淀粉酶含量变化情况36-39
• 5.2.1 表土层不同土壤质地生长期淀粉酶含量36-37
• 5.2.2 底土层不同土壤质地生长期淀粉酶含量37-38
• 5.2.3 土层深度对土壤淀粉酶的影响38-39
• 5.3 纤维素酶含量变化情况39-42
• 5.3.1 表土层不同土壤质地生长期纤维素酶含量39-41
• 5.3.2 底土层不同土壤质地生长期纤维素酶含量41-42
• 5.3.3 土层深度对土壤纤维素酶的影响42
• 5.4 过氧化氢酶含量变化情况42-45
• 5.4.1 表土层不同土壤质地生长期过氧化氢酶含量42-43
• 5.4.2 底土层不同土壤质地生长期过氧化氢酶含量43-45
• 5.4.3 土层深度对土壤过氧化氢酶的影响45
• 5.5 本章小结45-48
• 第六章 SOC与土壤酶响应模型的建立48-54
• 6.1 土壤酶与SOC的关系48-49
• 6.2 建立SOC的逐步回归模型49-52
• 6.3 本章小结52-54
• 第七章 结论与展望54-57
• 7.1 结论54-56
• 7.2 展望56-57
• 参考文献57-63
• 作者简介63-64
• 致谢64

【参考文献】

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本文编号：771033