哈尔滨林地土壤生物化学性质及其对人为干扰的响应

摘要

土壤酶参与了土壤生态系统所进行的许多重要生物化学过程，土壤酶活性是常用于表征土壤质量及土壤生态系统变化的敏感指标。城市化过程中，随着土地利用类型的改变，与城市化有关的土壤质量问题逐渐突出。本文以哈尔滨市几种林地为研究对象，对其土壤过氧化氢酶、转化酶、脲酶和磷酸酶活性特征及其土壤理化性质、土壤重金属含量之间的变化关系进行研究，阐明几种土壤酶活性随林地类型及人为干扰强度变化的规律及其主要影响因素。此外，利用通径分析方法探究土壤理化因子和重金属含量对土壤酶活性的影响作用，以明晰城市林地土壤质量评价中土壤酶活性的作用和有效性。 土壤酶活性研究结果表明，公园景观林土壤过氧化氢酶、脲酶和磷酸酶活性较高，生态公益林土壤转化酶活性较高，而大学附属林整体土壤酶活性都处于较低的程度。而在城市不同区域，过氧化氢酶和脲酶活性均呈现随城市化程度加深而上升的趋势，转化酶活性则随城市化程度加深而下降，磷酸酶活性变化不明显。这说明土壤过氧化氢酶、转化酶和脲酶活性对林地利用类型及人为干扰强度响应较为敏感。 土壤理化性质分析结果表明，城市林地土壤压实作用显著，容重普遍偏高，土壤略偏碱性，并且土壤有机质和有效养分具有一定的空间异质性，含量分布不均衡，在一定程度上说明人为干扰对土壤强烈影响。相关性分析结果表明，土壤过氧化氢酶活性与pH、硝态氮和铵态氮呈极显著正相关关系（P＜0.01）;土壤转化酶活性与土壤含水率呈极显著相关关系（P＜0.01），与土壤有机质和有效磷呈显著正相关关系（P＜0.05），与土壤pH、土壤容重和硝态氮呈显著负相关关系(P＜0.05);土壤脲酶活性与土壤pH、硝态氮和铵态氮呈极显著正相关关系（P＜0.01）。这说明土壤酶活性对于土壤理化性质的变化响应较为敏感。 土壤中重金属含量分析结果表明，城市林地土壤重金属Cd、Pb、Cu和Zn积累较多，且与人为干扰关系密切，在不同林地间含量不同，土壤受到重金属的污染程度不同。相关性分析结果表明，土壤过氧化氢酶活性与土壤Cd含量呈显著正相关关系(P＜0.05);土壤转化酶活性与土壤Cd和Zn含量分别呈极显著(P＜0.01)和显著(P＜0.05)负相关关系;土壤脲酶活性与土壤Pb含量呈极显著正相关关系（P＜0.01），与土壤Cd和Zn呈显著正相关关系（P＜0.05）。这说明重金属含量对土壤酶活性具有一定的影响。 由通径分析结果可知，硝态氮含量是影响土壤过氧化氢酶和脲酶活性的主要因素，Zn含量是影响土壤转化酶活性的主要因素，且均为直接因素占绝对优势，土壤理化性质以及重金属含量的变化情况对于土壤酶活性的变化具有一定的解释水平。这说明，土壤酶活性对土壤理化性质及重金属含量的变化具有较敏感的响应。但同时，由磷酸酶活性的变化情况可知，酶活性对人为干扰作用于土壤的响应具有一定的局限性。土壤酶种类对其响应的敏感程度具有重要影响，因而合理的选择土壤酶种类对土壤质量的酶学评价具有重要意义。 城市化进程会对城市林地土壤产生人为干扰，使土壤理化性质以及土壤质量产生变化，土壤酶活性对理化性质与重金属含量变化反应敏感。因此，土壤酶活性的变化与人类活动密不可分，土壤酶活性对人为干扰响应明显。

目录

摘要

第1章绪论

1．1研究目的与意义

1．2国内外研究进展

1．2．1城市土壤理化性质研究进展

1．2．2土壤酶研究进展

1．2．3土壤理化性质与土壤酶活性相关性研究

1．2．4城市土壤重金属研究

1．2．5土壤酶对土壤重金属的指示作用

1．3研究内容与技术路线

1．3．1研究内容

1．3．2技术路线

第2章研究区概况及研究方法

2．1研究区概况

2．2研究方法

2．2．1样地设置及样品采集

2．2．2土壤理化性质测定方法

2．2．3土壤酶活性测定方法

2．2．4土壤重金属含量测定方法

2．2．5数据处理

第3章林地间土壤理化性质的比较研究

3．1土壤容重

3．1．1不同类型林地和不同城市区域土壤中容重特征

3．1．2不同城市区域中不同类型林地的土壤容重

3．2土壤pH

3．2．1不同类型林地和不同城市区域土壤中pH特征

3．2．2不同城市区域中不同类型林地的土壤pH

3．3土壤有机质

3．3．1不同类型林地和不同城市区域土壤中有机质含量特征

3．3．2不同城市区域中不同类型林地的土壤有机质含量

3．4土壤有效磷

3．4．1不同类型林地和不同城市区域土壤中有效磷含量特征

3．4．2不同城市区域中不同类型林地的土壤有效磷含量

3．5土壤硝态氮和铵态氦

3．5．1不同类型林地和不同城市区域中土壤硝态氮和铵态氮含量特征

3．5．2不同城市区域中不同类型林地的土壤硝态氮含量

3．5．3不同城市区域中不同类型林地的土壤铵态氮含量

3．6讨论

3．7小结

第4章林地间土壤酶活性的比较研究

4．1林地问土壤过氧化氢酶活性比较

4．1．1不同类型林地问土壤过氧化氢酶活性比较

4．1．2不同城市区域间土壤过氧化氢酶活性的比较

4．1．3不同城市区域间各类型林地土壤过氧化氢酶活性的比较

4．2林地间土壤转化酶活性比较

4．2．1不同类型林地间土壤转化酶活性比较

4．2．2不同城市区域间土壤转化酶活性的比较

4．2．3不同城市区域间各类型林地土壤转化酶活性的比较

4．3林地问土壤脲酶活性比较

4．3．1不同类型林地问土壤脲酶活性比较

4．3．2不同城市区域间土壤脲酶活性的比较

4．3．3不同城市区域问各类型林地土壤脲酶活性的比较

4．4林地问土壤磷酸酶活性比较

4．4．1不同类型林地问土壤磷酸酶活性比较

4．4．2不同城市区域间土壤磷酸酶活性的比较

4．4．3不同城市区域间各类型林地土壤磷酸酶活性的比较

4．5土壤酶活性与土壤理化性质的相关性

4．5．1土壤过氧化氢酶活性与土壤理化性质的相关性

4．5．2土壤转化酶活性与土壤理化性质的相关性

4．5．3土壤脲酶活性与土壤理化性质的相关性

4．5．4土壤磷酸酶活性与土壤理化性质相关性

4．6讨论

4．6．1土壤过氧化氢酶活性

4．6．2土壤转化酶活性

4．6．3土壤脲酶活性

4．6．4土壤磷酸酶活性

4．7小结

第5章林地间土壤重金属含量的比较研究

5．1林地土壤Cd含量

5．1．1不同类型林地问土壤Cd含量比较

5．1．2不同城市区域间土壤Cd含量的比较

5．1．3不同城市区域问各类型林地土壤Cd含量的比较

5．2．1不同类型林地间土壤Pb含量比较

5．2．2不同城市区域问土壤Pb含量的比较

5．2．3不同城市区域间各类型林地土壤Pb含量的比较

5．3林地土壤Cu含量

5．3．1不同类型林地间土壤Cu含量比较

5．3．2不同城市区域问土壤Cu含量的比较

5．3．3不同城市区域间各类型林地土壤Cu含量的比较

5．4林地土壤Zn含量

5．4．1不同类型林地间土壤Zn含量比较

5．4．2不同城市区域间土壤Zn含量的比较

5．4．3不同城市区域间各类型林地土壤Zn含量的比较

5．5土壤酶活性与土壤重金属含量相关性分析

5．6讨论

5．7小结

第6章城市林地土壤因子对土壤酶活性的影响

6．1不同土壤因子对土壤酶活性影响的逐步回归分析

6．2不同土壤因子对土壤酶活性影响的通径分析

6．3讨论

6．4小结

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的学术论文

声明

致谢