【摘要】：土壤酶是生態(tài)系統(tǒng)中反映土壤生物活性的重要指標。干旱荒漠地區(qū)的土壤酶活性主要受土壤水分、溫度、土壤深度因素的制約。本文研究小紅山土壤酶活性對降水調(diào)控的響應(yīng),可以為干旱半荒漠區(qū)植被及生態(tài)環(huán)境的科學(xué)管理提供理論依據(jù)。該試驗通過在野外控制試驗平臺設(shè)置遮雨棚和滴灌系統(tǒng)對降水進行調(diào)控,設(shè)計了極端干旱處理(-50%,D1)、干旱處理(-25%,D2)、增雨處理I(+50%,W1)、增雨處理II(+25%,W2)、自然降雨(RE)和對照組(CK1、CK2),共計5個降水梯度。通過人工控制降水量的增減,研究土壤蛋白酶、淀粉酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶、脲酶、纖維素酶和蔗糖酶的變化,及與氣候和土壤理化性質(zhì)的相關(guān)性,以及不同季節(jié)、不同深度下,土壤酶活性的變化規(guī)律。主要結(jié)論如下:(1)本文研究的7種土壤酶活性,受季節(jié)因素的影響均表現(xiàn)為極顯著的差異性(P0.01)。夏季研究區(qū)內(nèi)溫度和降水量均達到最高值,適宜的溫度和濕度,有利于土壤微生物繁殖,同時植物生長茂盛,植物根系的生長也會對土壤酶活性造成一定的影響。蛋白酶活性與過氧化氫酶活性的變化規(guī)律一致,在夏季溫度最高時,酶活性也達到最高值,進入秋季兩種土壤酶活性都表現(xiàn)出下降的現(xiàn)象,進入冬季之后酶活性再次升高。堿性磷酸酶、纖維素酶和蔗糖酶活性變化規(guī)律一致,春、夏、秋季均高于冬季的含量。土壤中磷的轉(zhuǎn)化,更多的受溫度和降水量的影響。(2)研究區(qū)屬于干旱半荒漠地帶,土壤肥力低,植被主要為草本和小型灌木,只有土壤表層含有較少的枯枝落葉和腐殖質(zhì),可以提供微生物生存和發(fā)展的環(huán)境條件有限,而且干旱區(qū)降水稀少,相比之下土壤表層水熱條件較好,土壤透氣性好,降水大部分停留在表層,隨著土壤深度的增加溫度降低、濕度減小,土壤酶活性有所下降。土壤蛋白酶、淀粉酶、過氧化氫酶、堿性磷酸酶和脲酶活性,大體呈現(xiàn)隨土壤深度的增加酶活性減小的趨勢,其中表層土壤中酶活性在總土壤酶活性中所占比例較大。土壤纖維素酶活性隨土層深度的變化為先升高后降低。土壤蔗糖酶活性隨土層深度的增加酶活性降低。土壤酶活性的垂直變化規(guī)律不同,可能是由于研究區(qū)的土壤、氣候的環(huán)境子有所差異的原因。(3)實驗通過設(shè)置不同降水梯度,分析其對土壤酶活性的影響。不同的降水控制條件下,對不同土壤酶活性進行單因素方差分析發(fā)現(xiàn)蛋白酶、堿性磷酸酶、脲酶和蔗糖酶活性達到極顯著差異水平(P0.01),而淀粉酶、過氧化氫酶和纖維素酶活性未達到顯著差異(P0.05)。土壤蛋白酶活性隨水分的增加為先下降后上升,對照組酶活性最低,變化范圍在1.14-1.45μg·g~(-1)·24h~(-1)之間。土壤淀粉酶和過氧化氫酶活性無明顯變化。堿性磷酸酶活性隨水分增加而增加,變化范圍在0.59-0.71 mg·g~(-1)·24h~(-1)之間。而土壤脲酶、纖維素酶和蔗糖酶活性隨水分的增加呈現(xiàn)先上升后下降的變化形式,變化范圍分別在0.32-0.37 mg·g~(-1)·24h~(-1)、0.22-0.29mg·g~(-1)·72h~(-1)和2.59-3.77 mg·g~(-1)·24h~(-1)之間。土壤酶活性受環(huán)境因素的影響較大,在分析其變化時應(yīng)綜合考慮環(huán)境因素對其變化的影響,本文中主要涉及季節(jié)、土壤深度和降雨控制三個因素對土壤酶活性的影響,應(yīng)綜合三因素的交互作用以及酶自身的生化性質(zhì)對其活性的影響。(4)對7種土壤酶進行主成分分析,前4個因子的累積方差貢獻率達到了73%以上,過氧化氫酶、堿性磷酸酶和纖維素酶較其他幾種酶能更好的作為評價土壤酶活性綜合作用的因子。綜合指數(shù)分析時發(fā)現(xiàn),ENCI對年際變化、季節(jié)變化和土壤深度變化表現(xiàn)出顯著的差異性,而對不同降水控制則差異性不明顯。(5)不同土壤酶活性與土壤中各種理化性質(zhì)之間的相關(guān)程度不一致,土壤酶具有較強的專一性,在土壤生物代謝和物質(zhì)轉(zhuǎn)化過程中受各種理化性質(zhì)的影響程度不同。土壤脲酶、纖維素酶活性與土壤總磷、速效磷、電導(dǎo)率、pH、含水量、微生物碳和微生物氮相關(guān)性較好。其他幾種酶活性與土壤理化性質(zhì)之間相關(guān)性不好。土壤理化性質(zhì)受降水調(diào)控的影響,除土壤pH值和微生物碳、氮之外,其他性質(zhì)并未有顯著的差異性。
【圖文】：

.1 研究區(qū)自然概況研究區(qū)位于中國科學(xué)院沙坡頭沙漠研究站小紅山荒漠生態(tài)系統(tǒng)野外綜合觀場（37°29′ N，104°25′ E）（圖 1），該地區(qū)位于寧夏中衛(wèi)市境內(nèi)，騰格里沙漠東緣，屬于阿拉善高原荒漠與荒漠草原過渡帶，多年平均氣溫為 10.6℃左右，多平均降雨量為 186 mm，土壤類型棕鈣土，土壤剖面分化較明顯，腐殖質(zhì)層厚為 15-30cm。地下水深埋無法被植物根系直接吸收利用，植物和土壤的主要水來源于天然降水，降水主要集中在 7-9 月[69-70]。植物群落[71-72]組成中優(yōu)勢灌木括灌木細枝鹽爪爪（Kalidium gracile）、珍珠豬毛菜（Salsola passerina）和紅砂Reaumuria soongorica），，優(yōu)勢草本包括小畫眉草（Eragrostis minor）、堿蓬Suaeda glauca）。

試驗樣地設(shè)置Fig.2Testsamplesetting
【學(xué)位授予單位】：甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：S154.2

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