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艾比湖流域连作棉田土壤酶与理化性质研究

作　者: 何雪芬
导　师: 吕光辉
学　校: 新疆大学
专　业: 生态学
关键词: 艾比湖流域连作棉田土壤酶活性土壤理化性质
分类号: S154
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

新疆是我国最大的优质商品棉生产基地,棉花面积占新疆总耕地面积的40%,在棉花主产区,这一比例可达80%以上,连作现象非常普遍。长期的棉花连作导致棉区自然资源质量退化,造成病虫危害严重,土壤营养成分失调,农田生态平衡遭到破坏,棉花品质下降,使得棉花产出和效益受到影响,对农业生产持续发展具有很大的潜在危险。再加上长期以来大量化肥、农药和农膜的施用,使得本来就十分脆弱的生态环境的承载能力日益下降。连作对于土壤生态功能影响也是人们关注的重点,其中研究较多的是土壤酶。选取艾比湖流域托托乡棉田为研究对象,研究连作5年、10年、15年、20年、30年棉田中土壤酶活性及土壤理化性质的状况,以及二者之间的相关性。目的在于探讨棉花连作对于土壤微环境的影响,以期揭示棉田土壤质量的特征,为新疆棉花可持续发展提供依据。主要研究结果如下:（1）棉田、自然样地和半自然样地土壤酶活性变化特征为:过氧化氢酶、磷酸酶、脲酶及蔗糖酶在0⁵0cm内活性变化趋势为棉田>半自然样地>自然样地;垂直方向上总体表现为上层>中层>下层,即随着土层的加深而递减。（2）棉田、自然样地和半自然样地的理化性质变化特征为:土壤含水量、有机质均表现为棉田>半自然样地>自然样地,垂直方向含水量随着土壤深度的增加而增加,棉田和半自然样地有机质含量表现为随土层加深而递减;总盐含量表现为自然样地>半自然样地>棉田,自然样地和半自然样地归属于极重度盐化,棉田属中度盐化;各样地土壤pH值均在8.0以上,自然样地和半自然样地均属于强碱性土壤,棉田属于碱性土壤;土壤剖面中各离子含量由下层向上层逐渐升高,离子含量总体为:SO₄^2->Ca²⁺>Cl^-->Mg²⁺>HCO₃^->CO₃^2-。研究区内盐类主要为硫酸盐型,盐分离子的运移趋势以聚积为主,很少有淋洗脱盐过程,在易溶性盐类上行过程中,硫酸盐表聚最为强烈。（3）不同连作年限棉田土壤酶活性变化特征为:在0⁵0cm内,随着连作年限的增加,土壤过氧化氢酶活性表现为30年>10年>20年>15年>5年,在剖面随土层的加深而降低;脲酶活性的变化趋势为20年>10年>30年>15年>5年,从5年至30年间总体表现为升高;蔗糖酶活性变化趋势表现为30年>20年>10年>5年>15年,连作年限为10年的蔗糖酶活性表现为中层>上层>下层,其余各连作年限均表现为随着土层深度的增加而降低;磷酸酶活性均值表现为20年>10年>5年>30年>15年。5年、15年、20年、30年的磷酸酶活性均表现为上层>中层>下层;连作年限为10年的蔗糖酶活性表现为中层>上层>下层。（4）不同连作年限棉田土壤酶之间的相关性为:磷酸酶与蔗糖酶、脲酶在极显著和显著水平上分别呈现正相关性,过氧化氢酶与脲酶、蔗糖酶在极显著和显著水平上分别呈现正相关性,脲酶与蔗糖酶相关性不显著。（5）不同连作年限棉田土壤理化性质变化特征为:在0⁵0cm内,随着连作年限的增加,土壤含水量变化趋势为10年>5年>20年>30年>15年,在土壤剖面表现为随土层的加深而升高;总盐表现为随着连作年限增加而不断下降,即5年>10年>20年>15年>30年,连作5年和10年属于极重度盐化,连作15年和20年属于重度盐化,连作30年属于中度盐化;pH的变化趋势为15年>5年>10年>20年>30年;从连作5年至30年间有机质含量总体变化趋势为升高,即10年>20年>30年>5年>15年,在土壤剖面上均表现出从上到下逐渐递减;土壤离子除了CO32-外,变化趋势为随着连作年限的增加而递减,离子含量总体表现为SO₄^2->Ca²⁺>Mg²⁺>Cl^->HCO₃^->CO₃^2-。（6）典型相关分析、皮尔逊相关分析和逐步回归分析的结果表明,从被引入的土壤理化因子来看,有机质是预测酶活性较好的指标,可以用来预测酶活性的高低。（7）不同连作年限棉田土壤盐渍化综合评价结果表明,0⁵0cm土层综合得分排名为5年>20年>10年>15年>30年。由此可以得出,随着连作年限的延长,土壤盐渍化危害程度得到极大地改善。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章绪论  10-22
  1.1 土壤酶概述  10-13
    1.1.1 土壤酶的来源  10-12
    1.1.2 土壤酶的分类  12-13
  1.2 土壤酶与土壤生态环境的关系  13-18
    1.2.1 土壤酶与土壤物理性质的关系  13-15
    1.2.2 土壤酶与土壤化学性质的关系  15-17
    1.2.3 土壤酶与土壤微生物及动物的关系  17-18
  1.3 人为因素对土壤酶的影响  18-20
    1.3.1 土壤污染  18-19
    1.3.2 施肥  19
    1.3.3 耕作方式  19-20
  1.4 研究内容  20-21
  1.5 研究目的和意义  21-22
第二章材料与方法  22-29
  2.1 研究区概况  22-23
    2.1.1 托托乡概况  22
    2.1.2 艾比湖湿地自然保护区概况  22-23
  2.2 试验方法  23-28
    2.2.1 指标选取  23-25
    2.2.2 野外样品采集  25
    2.2.3 室内实验分析  25-27
    2.2.4 数据分析方法  27-28
  2.3 技术路线  28-29
第三章棉田、自然和半自然地土壤酶活性与理化性质研究  29-40
  3.1 自然样地聚类分析  29-30
  3.2 棉田、自然和半自然样地土壤酶活性变化特征分析  30-33
  3.3 棉田、自然和半自然样地土壤理化性质变化特征分析  33-38
    3.3.1 含水量、总盐、pH、及有机质变化特征分析  33-36
    3.3.2 土壤离子变化特征分析  36-38
  3.4 小结  38-40
第四章不同连作年限棉田土壤酶活性研究  40-54
  4.1 不同连作年限棉田过氧化氢酶活性分析  40-43
    4.1.1 不同连作年限过氧化氢酶活性的动态变化  40-41
    4.1.2 不同土层过氧化氢酶活性的动态变化  41-42
    4.1.3 不同连作年限过氧化氢酶活性差异显著性分析  42-43
  4.2 不同连作年限土壤脲酶活性分析  43-47
    4.2.1 不同连作年限土壤脲酶活性的动态变化  44-45
    4.2.2 不同土层脲酶活性的动态变化  45-46
    4.2.3 不同连作年限脲酶活性差异显著性分析  46-47
  4.3 不同连作年限蔗糖酶活性分析  47-50
    4.3.1 不同连作年限蔗糖酶活性的动态变化  47-48
    4.3.2 不同土层蔗糖酶活性的动态变化  48-49
    4.3.3 不同连作年限蔗糖酶活性差异显著性分析  49-50
  4.4 不同连作年限磷酸酶活性分析  50-52
    4.4.1 不同连作年限磷酸酶活性动态变化  50-51
    4.4.2 不同土层磷酸酶活性动态变化  51
    4.4.3 不同连作年限磷酸酶活性差异显著性分析  51-52
  4.5 不同连作年限土壤酶活性相关性分析  52-53
  4.6 小结  53-54
第五章不同连作年限棉田土壤理化性质及盐渍化评价  54-70
  5.1 不同连作年限土壤理化性质分析  54-64
    5.1.1 不同连作年限土壤含水量的动态变化  54-55
    5.1.2 不同连作年限土壤总盐的动态变化  55-57
    5.1.3 不同连作年限土壤pH 的动态变化  57-58
    5.1.4 不同连作年限土壤有机质的动态变化  58-60
    5.1.5 不同连作年限土壤离子的动态变化  60-62
    5.1.6 不同连作年限理化性质间的相关性分析  62-64
  5.2 不同连作年限棉田土壤盐渍化评价  64-68
    5.2.1 主成分分析法原理及基本思想  64-65
    5.2.2 主成分分析法对不同连作年限棉田盐渍化的评价  65-68
  5.3 小结  68-70
第六章不同连作年限土壤酶活性与理化性质相关性研究  70-77
  6.1 土壤酶活性与土壤理化性质间的典型相关分析  70-74
    6.1.1 典型相关分析方法和原理  70
    6.1.2 典型相关系数  70-71
    6.1.3 典型模型与结构分析  71-74
  6.2 土壤酶活性与土壤理化性质之间的皮尔逊相关分析  74-75
  6.3 土壤酶活性与土壤理化性质间的逐步回归分析  75-76
  6.4 小结  76-77
第七章结论和展望  77-81
  7.1 结论  77-79
    7.1.1 棉田、自然和半自然样地土壤酶与理化性质变化  77
    7.1.2 不同连作年限土壤酶与理化性质的变化  77-79
    7.1.3 不同连作年限土壤酶活性与理化性质间的相关性  79
    7.1.4 不同连作年限土壤盐渍化评价  79
  7.2 展望  79-81
参考文献  81-87
致谢  87-88
在读期间发表论文  88

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