有机物料、氮肥添加及温度对土壤微生物呼吸的影响

摘要

为了研究有机物料、氮肥添加及温度对土壤微生物呼吸的影响，分别设置了4轮不同的室内培养实验。实验一:取5种不同的森林土壤样品为试验对象，分别置于5℃、10℃、15℃、20℃、25℃恒温恒湿培养箱下进行室内培养，探究温度对不同森林土壤微生物呼吸的影响。实验二:取农田土壤为试验对象，添加水稻(SD)、小麦(XM）、花生(HS)、玉米(YM)和大豆(DD)5种不同的秸秆，探究不同类型秸秆添加对农田土壤微生物呼吸的影响。实验三:取农田土壤为试验对象，添加SD和XM两种不同的秸秆及三种不同梯度的尿素（0.006 g、0.012g、0.024 g），探究秸秆及氮肥的混合添加对农田土壤微生物呼吸的影响。实验四:取龙王山森林土壤为试验对象，在供试土壤中加入5个梯度（0 g、0.2g、0.4g、0.8g、1.2g）的凋落物，探究凋落物添加对森林土壤微生物呼吸的影响。每轮实验测气工作结束后，分别测定土壤相关的理化指标，研究在不同有机物料及氮肥的添加情况下，土壤微生物呼吸与土壤水溶性有机碳(DOC)含量及酶活性之间的相关性。主要研究结果如下:
　　(1)不同温度处理下的累积土壤微生物呼吸总体变化趋势相似，随着培养天数的增加，累积土壤微生物呼吸上升趋势变得较为平缓，说明培养实验后期土壤微生物呼吸排放速率逐渐变小。在不同的温度范围下(如:5～15℃，10～20℃，15～25℃)，随着温度范围的升高，土壤微生物呼吸的Q10值逐渐下降。进一步探究了DOC的温度敏感系数与Q10值之间的关系，结果标明DOC温度敏感性与土壤微生物呼吸的Q10值具有显著(P=0.039)的线性回归关系，DOC的温度敏感系数可解释Q10值的80.6％的变异。综合全部数据分析发现累积土壤微生物呼吸与DOC之间存在极显著(P=0.003)的线性回归关系。无论是单独分析某种土壤还是综合考虑所有土壤转化酶活性与累积土壤微生物呼吸之间的关系，测定结果均表明累积土壤微生物呼吸与土壤转化酶活性之间均存在极显著(P＜0.001)的线性回归关系。
　　(2)添加HS秸秆处理的土壤微生物呼吸速率相对于其它添加秸秆处理的土壤呼吸速率高，HS秸秆的半纤维素及C/N较低，半纤维素含量低的秸秆分解速率较快，土壤微生物呼吸累积释放量最高。添加秸秆的土壤在培养后1d的Q10值为1.632，培养后27 d的Q10值为1.467，随着培养时间的延长，Q10值有减小的趋势，土壤微生物呼吸的温度敏感性降低，表现出土壤呼吸对温度的适应性。土壤微生物呼吸、DOC及酶活性之间存在极显著的正相关关系(P＜0.001)，土壤中DOC含量和酶活性均可成为土壤微生物呼吸的良好指标。
　　(3)随着培养时间的延长，累积土壤微生物呼吸呈逐渐增加的趋势，在整个培养期间土壤在持续不断地排放CO2，但氮肥的添加，使CO2排放量受到一定程度的抑制。在添加相同含量的尿素基础上，添加SD秸秆的累积土壤微生物呼吸略高于添加XM秸秆的。土壤温度对于添加SD秸秆的土壤微生物呼吸具有较高的解释性，方程的拟合效果最好。土壤微生物呼吸与DOC之间具有极显著(P＜0.001)的指数回归关系，与脲酶、转化酶之间呈显著(P＜0.05)的正相关关系。
　　(4)在不同温度处理下，不添加凋落物的土壤累积微生物呼吸最低，短期的凋落物添加会在一定程度上增加土壤的微生物呼吸速率。不同含量凋落物处理下的Q10值差别不大，但不添加凋落物的Q10值相对高于添加凋落物的Q10值。土壤中添加的凋落物量越大，脲酶、过氧化氢酶、转化酶活性越强，CO2排放量也越高。脲酶、转化酶和过氧化氢酶活性与累积土壤微生物呼吸之间均存在极显著(P＜0.001)的正相关关系。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景

1．2 国内外研究进展

1．2．1 有机物及氮肥添加对土壤呼吸特征的影响

1．2．2 有机物及氮肥添加对DOC和酶活性的影响

1．2．3 土壤呼吸温度敏感性与环境因子的关系

1．3 问题的提出

1．4 研究目的、研究内容

1．4．1 研究目的

1．4．2 研究内容

第二章 材料与方法

2．1 温度对不同森林土壤微生物呼吸的影响

2．1．1 土壤样品的采集和处理

2．1．2 实验设计

2．2 秸秆添加对农田土壤微生物呼吸的影响

2．2．1 土壤样品的采集和处理

2．2．2 实验设计

2．3 秸秆及氮肥的混合添加对农田土壤微生物呼吸的影响

2．3．1 土壤样品的采集和处理

2．3．2 实验设计

2．4 凋落物添加对森林土壤微生物呼吸的影响

2．4．1 土壤样品的采集和处理

2．4．2 实验设计

2．5 测定项目与方法

2．5．1 CO2气体的测定

2．5．2 土壤理化性质的测定

2．5．3 范式纤维素法测定秸秆纤维素

2．6 数据处理与统计分析

第三章 温度对不同森林土壤微生物呼吸的影响

3．1 不同土壤累积土壤微生物呼吸的时间变异性

3．2 不同土壤累积微生物呼吸与温度的关系

3．3 不同土壤微生物呼吸速率与温度的关系

3．4 不同温度处理下土壤微生物呼吸与水溶性有机碳(DOC)的关系

3．5 不同温度处理下土壤微生物呼吸与转化酶的关系

3．6 DOC含量与转化酶活性对土壤微生物呼吸的复合影响

3．7 本章讨论

3．7．1 土壤微生物呼吸的温度敏感性

3．7．2 土壤微生物呼吸与DOC、转化酶的关系

3．8 本章小结

第四章 秸秆添加对农田土壤微生物呼吸的影响

4．1 秸秆添加对累积土壤微生物呼吸及CO2排放速率的影响

4．2 秸秆添加对土壤微生物呼吸温度敏感性的影响

4．3 秸秆添加对土壤水溶性有机碳的影响

4．4 秸秆添加对土壤酶活性的影响

4．4．1 秸秆添加对土壤脲酶的影响

4．4．2 秸秆添加对土壤转化酶的影响

4．4．3 秸秆添加对土壤过氧化氢酶的影响

4．5 本章讨论

4．5．1 秸秆添加对土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响

4．5．2 秸秆添加对DOC和酶活性的影响

4．6 本章小结

第五章 秸秆及氮肥的混合添加对农田土壤微生物呼吸的影响

5．1 模拟秸秆及氮肥添加对农田土壤微生物呼吸动态变化的影响

5．2 秸秆及氮肥的混合添加对土壤微生物呼吸温度敏感性的影响

5．3 土壤微生物呼吸与水溶性有机碳的关系

5．4 秸秆及氮肥的混合添加对土壤酶活性的影响

5．4．1 秸秆及氮肥的混合添加对脲酶活性的影响

5．4．2 秸秆及氮肥的混合添加对转化酶活性的影响

5．5 本章讨论

5．5．1 秸秆及氮肥添加对土壤微生物呼吸及其温度敏感性的影响

5．5．2 秸秆及氮肥添加对DOC和酶活性的影响

5．6 本章小结

第六章 凋落物添加对森林土壤微生物呼吸的影响

6．1 模拟凋落物添加对农田土壤微生物呼吸动态变化的影响

6．2 不同含量凋落物添加对土壤微生物呼吸温度敏感性的影响

6．3 凋落物添加对土壤酶活性的影响

6．3．1 凋落物添加对土壤脲酶的影响

6．3．2 凋落物添加对土壤转化酶的影响

6．3．3 凋落物添加对土壤过氧化氢酶的影响

6．4 本章讨论

6．4．1 不同含量凋落物及温度对土壤微生物呼吸的影响

6．4．2 不同含量凋落物与酶活性的关系

6．5 本章小结

第七章 不同有机物料及氮肥添加下土壤酶活性对土壤微生物呼吸的影响

7．1 秸秆、秸秆及氮肥混合添加下酶活性与土壤微生物呼吸的关系

7．2 秸秆、凋落物添加下酶活性与土壤微生物呼吸的关系

7．3 土壤酶活性与土壤微生物呼吸的关系

7．4 本章讨论

7．4．1 有机物料添加对土壤酶活性的影响

7．4．2 酶活性与土壤微生物呼吸的关系

7．5 本章小结

第八章 研究结论与展望

8．1 研究结论

8．2 展望

参考文献

致谢

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