塔里木河上游绿洲农田土壤酶学指标特征及其对土壤质量的指示

摘要

土壤质量反映并代表土壤的健康状况，是土壤学的重要研究内容。其好坏取决于土地利用方式、管理方式、生态系统类型以及土壤多种内部属性的相互作用。土壤质量评价及土壤质量随时间的变化趋势是农田土壤可持续管理中的重要思想和依据。本文以塔里木河上游绿洲阿克苏绿洲为研究对象，在划分评价单元的基础上，对各单元采样并选择多类土壤酶指标以及土壤理化指标进行实验室分析，研究各类土壤的酶学特征及酶活性与理化因子的对应关系；确定以对外界干扰敏感的酶学指标为主的最小数据集，系统评价阿克苏绿洲农田土壤质量现状；在利用农田产量持续指数验证土壤质量评价结果的基础上，采用回归分析法建立棉田土壤生产力与控制棉田土壤质量变化的关键变量间的关系模型。主要得到以下结论：
　　1.土壤酶活性特征分析结果表明：0-80cm土层范围内，绿洲农田土壤酶活性随土层深度的增加而降低；各耕作方式下土壤酶活性差异显著，连作棉田的过氧化氢酶、碱性磷酸酶和蔗糖酶活性随连作年限增加呈先升高后降低的变化趋势，而蛋白酶和脲酶活性保持平稳水平，水稻/棉花轮作、棉花/打瓜套作模式最利于土壤酶活性提高，打瓜/红枣套作模式会明显降低土壤酶活性，棉花/茴香套作的酶活性与连作棉田相差不大。
　　2.绿洲农田土壤酶酶促反应总趋势表现为随底物浓度增高反应初速度逐渐增大。不同耕作方式下5种土壤酶动力学特征有一定差异性，土壤过氧化氢酶含量（Vmax）在长期连作棉田中较高，碱性磷酸酶和脲酶含量随连作年限增加先提高随后降低，各年限土壤蛋白酶含量大致相同，蔗糖酶含量20a棉田最高，多种模式中水稻/棉花轮作和棉花/茴香套作模式酶含量相对较高。过氧化氢酶酶促反应速度（Vmax/Km值）随连作年限递增，碱性磷酸酶、脲酶随年限增加呈先升高后降低趋势，蛋白酶在各年限间酶促反应速度大致相同，蔗糖酶15a、20a棉田酶促反应速度高于5a、30a棉田。不同种植模式过氧化氢酶酶促反应速度相差不大，轮作、套作模式碱性磷酸酶酶促反应速度均比20a棉田有所提高，蛋白酶酶促反应速度棉花/茴香套作最高，蔗糖酶在打瓜/红枣套作和棉花/茴香套作模式中较高，脲酶酶促反应速度表现为20a棉田高于其他模式。
　　3.利用冗余分析法研究土壤酶与理化因子的关系。7种理化因子指标的重要性排序依次为：有机碳＞速效磷＞pH＞土壤含水量＞速效钾＞电导率＞全氮。有机碳、速效磷是影响土壤酶活性的主要因素，碱性磷酸酶、蔗糖酶和脲酶活性与有机碳含量显著正相关，速效磷含量与蔗糖酶活性呈现显著正相关，其他理化因子与土壤酶活性未呈现显著相关性。
　　4.构建土壤质量评价指标体系开展绿洲农田土壤质量评价。不同年限连作棉田土壤质量评价结果为：15a>20a>30a>5a；不同种植模式土壤质量由大到小依次为：棉花/打瓜套作>水稻/棉花轮作>打瓜/红枣套作>20a棉田>棉花/茴香套作；建立棉花产量预测模型：y=109.900+78.880x1-0.823x2+0.095x3+3.984x4+3.862x5-94.160x6-0.009 x7。

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中文摘要

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第一章 绪论

1.1 研究意义

1.2 研究现状及进展

1.3 研究思路

1.4 研究内容

1.5 技术路线

第二章 研究区概况与研究方法

2.1 研究区概况

2.2 野外采样

2.3 实验室分析

2.4 数据分析及处理

第三章 绿洲农田土壤酶学指标特征分析

3.1 绿洲农田土壤酶活性特征分析

3.2 绿洲农田土壤酶动力学特征分析

3.3 讨论

3.4 结论

第四章 绿洲农田土壤酶活性与理化因子相关性分析

4.1 绿洲农田土壤理化因子特征分析

4.2 绿洲农田土壤酶活性与理化因子相关性分析

4.3 讨论

4.4 结论

第五章 绿洲农田土壤质量评价

5.1 绿洲农田土壤质量评价

5.2 基于最小数据集的作物产量模型构建

5.3 阿克苏绿洲农田土壤生态系统的管理

5.4 讨论

5.5 结论

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 不足与展望

参考文献

硕士期间发表的研究论文

致谢

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