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《西北农林科技大学》 2010年
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黄土高原沟壑区土壤生物学特征研究

谭向平  
【摘要】: 土壤酶是土壤重要组分之一,在营养物质转化、能量转移、污染物清除等过程中发挥着重要作用,同时其与土壤质量的关系也是人们关注的主要课题之一。本文采用非缓冲液法,对黄土高原沟壑代表区域——长武县土壤酶(转化酶、纤维素酶、淀粉酶、脲酶、蛋白酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、过氧化氢酶、脱氢酶、尿酸盐酶)特征及微生物区系进行了较为系统的研究,并借助动力学手段研究了土壤酶酶促反应的机理及与土壤性质间的关系。以期筛选获得可较敏感反映土壤肥力水平的酶类,构建土壤酶学监测指标,完善土壤酶学理论等,最终从土壤酶角度,为该地土壤质量评价提供依据;为当地农业的可持续发展奠定基础。本论文研究获得的主要结果如下: (1)黄土高原沟壑区农田土壤十种土壤生化活性中仅脲酶、转化酶、磷酸酶、脱氢酶及呼吸强度与大多数化学性质达显著或极显著相关水平,且其变异系数较大,揭示此五种生化活性关系密切,对土壤环境条件改变更敏感。可在一定程度上可指示土壤肥力水平的高低。 (2)黄土高原沟壑区果园表层土壤的转化酶、脲酶、磷酸酶、脱氢酶活性比下层分别大1.2、1.5、1.6、1.3倍,表层土壤有机质含量是下层的1.2倍,反映出这四种酶与果园土壤有机质变化是一致的;不同果园中酶空间变化的情况是不同的,随土层加深,磷酸酶、脲酶活性显著下降的比例分别为96%、88%,而转化酶和脱氢酶活性的较差,只达到60%、52%,过氧化氢酶活性变化趋势不明显;相关分析结果表明土壤酶与土壤化学性质关系十分密切,揭示出土壤脱氢酶、磷酸酶、转化酶、脲酶可作为本地区果园土壤的肥力指标。主成分分析构建的土壤酶—化学性质综合信息系统不仅可以反映出土壤酶与土壤化学性质对土壤肥力的贡献及其相互关系,而且综合得分能够直接反映出土壤肥力水平的高低,可作为土壤质量评价的指标之一。 (3)黄土高原沟壑区高肥力土壤中水解酶Km高于低肥力,但差别不大,均为同一数量级。不同肥力间的脲酶Vmax、Vmax/Km、k值达到显著性差异。转化酶Vmax/Km、k能够反映土壤酸碱度的变化,脲酶动力参数与化学性质达到显著相关,表明脲酶的动力学参数Vmax、Vmax/Km、K可作为该地区土壤肥力评价的指标之一。 (4)利用稀释平板法研究土壤微生物区系的变化,发现细菌占土壤微生物总数83.35%~93.47%、真菌小于0.02%、放线菌占6.51%~23.07%。反映该地农田土壤微生物多样性的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Mcintosh指数范围分别在0.24~0.56、0.12~0.36、0.80~0.94之间。相关分析表明多样性指数较好地反映了该地土壤肥力的水平,可作为土壤质量监测的生物学指标之一。 (5)计算获得了我们构建的土壤总体酶活性指标(TEI),其与其他土壤生物学指标BIF、EAN一起与土壤化学性质相关分析结果表明,除EAN外,二者关系均达到极显著正相关,尤以TEI、TEI5最佳;主成分分析得到的土壤肥力综合得分与三个参数BIF、TEI和TEI5均达极显著正相关,揭示出土壤酶参数TEI可作为土壤肥力水平指标之一。表明相对单个酶活性参数来讲,总体酶活性指标更具准确、适应性更广泛。 (6)黄土高原沟壑区宅基地通过一年的复垦后,有机肥+菌肥和有机肥处理增强了土壤转化酶、脲酶、磷酸酶、芳基硫酸酯酶、脱氢酶活性、呼吸强度和放线菌数量,施用化肥、复合肥对土壤酶和微生物数量影响不大。过氧化氢酶对不同施肥制度反应不敏感。总体酶活性指标(TEI)可以很好的评价不同施肥措施对土壤生物学性质的影响,并从各方面获得有机肥能够增强宅基地土壤生化活性和肥力水平,是一个很好的改良措施。 综上所述,非缓冲液法更能准确反映土壤酶的真实状况;总体酶活性指标TEI可作为本地区土壤肥力评价及预警的指标。但要利用此指标来对该地区农田土壤肥力质量进行分级,还得作进一步的研究。
【学位授予单位】:西北农林科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:S154

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