吉林西部水稻生长期土壤有机碳和无机碳变化规律及影响因素研究

【摘要】由于人为、自然因素的共同影响，CO2、CH4等温室气体排放使气候逐渐变暖已成为全球不得不面对的事实。全球变暖会引发一系列的环境问题，威胁人类的生存，因此气候变暖已引起全世界的广泛关注。作为CO2的源和汇，陆地生态系统影响着全球碳循环及碳平衡，而包括有机碳库与无机碳库在内的土壤碳库是陆地生态系统中最大的碳库，对全球气候变化有深刻的影响。已有对土壤碳库的研究成果多集中在森林、草地等生态系统，对水田生态系统的研究多集中在生长期不同施肥、水分条件下的土壤有机碳的变化研究，对生长期土壤无机碳的变化研究较少。因此，将生长期土壤无机碳库变化纳入土壤总碳库变化估算研究中，其结果会更准确、全面。本文针对位于全球变化研究中的中国东北样带内的吉林西部的前郭灌区水田土壤开展研究，采集盐碱土及开发5、15、25、35、55年水田土壤，采用野外监测与小区模拟实验相结合的方法，分析了生长期土壤总碳、有机碳、无机碳、pH、电导率、水解氮、蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性、过氧化氢酶活性的动态变化规律。利用单因素方差分析研究了开发年限对各指标的影响；利用多元回归分析分别研究了影响有机碳、无机碳、总碳的主要化学因素（pH、电导率、水解氮）、主要生物化学因素（蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性、过氧化氢酶活性）；对有机碳、无机碳、总碳与化学因素及生物化学因素进行了相关分析；综合化学因素及生物化学因素，利用主成分分析和因子分析研究了有机碳的主要影响因素，利用多元回归分析和逐步回归分析研究了各因子有机碳、无机碳、总碳的影响程度。研究结果表明，开发年限对各指标的影响显著（P<0.05），是影响各指标的主要影响因素之一；随开发年限增加，土壤有机碳、总碳、水解氮、蔗糖酶活性、多酚氧化酶活性、过氧化氢酶活性呈递增趋势，土壤总碳的增加主要来自土壤有机碳的增加；无机碳、pH、电导率呈递减趋势；各指标在开发之除变化速率较大，在开发15年之后变化速率减缓，甚至出现波动。生长期土壤有机碳、总碳呈“减—减—增—减”的变化规律，无机碳变化规律与之相反；土壤pH、电导率、水解氮呈现“减—减—减—增”的变化规律；土壤蔗糖酶活性、过氧化氢酶活性呈现“减—减—增—增”的变化规律；土壤多酚氧化酶活性呈现“减—增—减—增”的变化规律。影响有机碳、无机碳、总碳最大的化学因素为水解氮，生物化学因素为过氧化氢酶活性。综合多种因素分析，对有机碳影响最大的为水解氮、电导率、多酚氧化酶，对无机碳影响最大的为水解氮、电导率、蔗糖酶，对总碳影响最大的为电导率、过氧化氢酶、水解氮。研究结果为区域尺度水田生态系统土壤碳储量估算提供了基础数据，对盐碱地的开发和水田的科学管理具有借鉴意义，为全球碳循环研究提供了区域小尺度的基础实例。
【作者】张豪；
【导师】汤洁；
【作者基本信息】吉林大学，环境科学，2014，硕士
【关键词】吉林西部；土壤有机碳；土壤无机碳；土壤酶；影响因素；

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