贵州高原草海湿地退化对土壤有机碳及酶活性分布的影响

摘要

全球变暖是全球面临的重大环境问题。湿地由于碳的产生超过了碳的分解成为一个重要的碳库，在全球碳平衡中具有重要的作用。湿地生态系统中土壤碳库的微小变化都可能对大气CO2浓度产生重大影响。由于人类活动和气候变化的影响，湿地生态系统退化问题日益加剧。湿地退化可能会导致土壤碳“源”“汇”功能转化，并产生显著的生态环境效应。本研究以贵州草海湿地为研究对象，通过2015年和2016年两年的野外监测和实验室分析，对草海湿地不同退化阶段土壤有机碳及其活性组分和土壤胞外酶活性的时空分布特征进行了研究，找出了影响湿地土壤有机碳和胞外酶活性分布的生态因子，探讨了土壤酚类物质、有机碳及酶活性的关系。
　　本研究主要内容包括：⑴草海湿地可分为四个退化阶段分别为，深水区、浅水区、沼泽区和草甸区。湿地退化导致土壤有机碳库大幅降低，在2015年表层有机碳含量平均值从243.03 g/kg降至37.35 g/kg，在2016年平均值从231.64 g/kg降至19.28 g/kg，草甸区湿地土壤有机碳略高于沼泽区，沼泽区干湿交替的土壤条件不利于土壤有机碳的储存。不同退化阶段土壤有机碳及其活性组分剖面分布不尽相同。草海湿地土壤可溶性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(EOC)含量随湿地退化大幅下降，2016年0-10 cm土壤可溶性有机碳平均值从深水区99.90 mg/kg降至草甸区20.36 mg/kg，易氧化有机碳平均值从深水区80.17 g/kg降至草甸区5.82 g/kg。EOC/SOC比例较大，但DOC/SOC对湿地退化更为敏感。草海湿地土壤有机碳及其活性组分密切相关，且受含水率、pH等理化因子的变化影响。⑵草海湿地土壤多酚氧化酶活性随湿地退化逐渐升高，具有明显的季节性变化，在2016年多酚氧化酶活性由1.12 mg/d/g升至8.76 mg/d/g，水解酶活性无明显的季节性变化规律。草海湿地湿地酶活性与土壤 pH、含水率及营养元素等理化因子密切相关，土壤多酚氧化酶与水解酶活性的相关关系不显著。⑶草海湿地土壤酚类物质含量随湿地退化大幅减少，从10.96 g/kg降至0.62 g/kg。不同退化阶段土壤酚类物质剖面分布不尽相同，深水区和浅水区植被影响剖面分布。草海湿地土壤有机碳与土壤酚类物质呈极显著正相关关系(P<0.01)。土壤有机碳、酚类物质均与土壤氧化酶呈极显著负相关关系(P<0.01)。土壤有机碳、酚类物质均与土壤蔗糖酶、碱性磷酸酶活性呈极显著正相关关系(P<0.01)。土壤干旱复氧，多酚氧化酶活性增强，酚类物质含量减少，但水解酶活性并未随湿地退化提高，与土壤碳储存的“酶锁”机制不完全相符。

目录

1 绪论

1.1 研究背景

1.2 研究现状

1.3 研究主要内容

1.4 研究目的及意义

1.5 技术路线

2 研究区域概况与研究方法

2.1 研究区域概况

2.2 研究方法

3 草海湿地不同退化阶段土壤有机碳及其活性组分分布特征

3.1 不同退化阶段土壤有机碳含量时空动态

3.2 不同退化阶段土壤有机碳活性组分空间动态

3.3 不同退化阶段DOC/SOC、EOC/SOC的空间动态

3.4 草海湿地土壤有机碳及其活性组分与理化因子的相关性

3.5讨论

3.6 小结

4 草海湿地不同退化阶段土壤酶活性的分布特征

4.1 不同退化阶段土壤多酚氧化酶活性的时空动态

4.2 不同退化阶段土壤蔗糖酶活性的时空动态

4.3 不同退化阶段土壤脲酶活性的时空动态

4.4 不同退化阶段土壤碱性磷酸酶活性的时空动态

4.5 草海湿地土壤酶活性与环境因子的相关性

4.6 讨论

4.7 小结

5 草海湿地退化过程中土壤酶活性、酚类物质与有机碳的作用机制

5.1 不同退化阶段土壤酚类物质的空间动态

5.2 草海湿地土壤有机碳、酶活性及酚类物质的相关性

5.3 讨论

5.4 小结

6 结论与展望

6.1 主要结论

6.2 展望

参考文献

附录

致谢

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