铜陵矿区农田土壤微生物量和酶活性研究

摘要

铜陵是我国重要的铜、铁、硫、金矿集区，矿产资源丰富。长期以来的矿山开采，大量的尾矿废水、废渣通过运输、扩散以及大气沉降等方式使得矿区附近的农田受到重金属的污染。矿业开采导致土壤的重金属污染程度加剧，从而导致农业生产力的急剧下降。通过对矿区附近农田土壤的微生物群落进行研究，能够更进一步的了解土壤的重金属污染现状。因此，研究矿区农田土壤的微生物学活性具有十分重要的意义。本研究主要以狮子山矿区和新桥矿区周围的农田表层土壤为研究对象，主要探讨不同农田土壤的微生物量、基础呼吸和酶活性分布及其影响因素，对矿区周围的菜园、油菜田、小麦田和稻田进行研究，主要结果如下：
　　⑴菜园土壤中的有机质、TN、TP和速效磷含量要高于其他农田，且显著高于油菜田含量（P＜0.05），而与粮田的差异不显著(P＞0.05);水溶性碳氮在不同农田中的分布不规律，其中水溶性N的含量与TN的含量较一致。重金属的污染程度由重到轻顺序为Cd＞As＞Cu＞Zn＞Pb，Pb的含量未超标(Pi＜1），Cd在稻田和油菜田土壤中的已达到重度污染的程度(Pi＞2）;有效态重金属的分布与总量重金属相似，都表现为油菜田污染最严重，小麦田最轻，且差异显著(P＜0.05），其他农田之间的差异不显著(P＞0.05)。
　　⑵土壤中微生物量碳和微生物量氮在不同农田土壤中差异较大，微生物量的最高值出现在土壤养分含量高、重金属污染最轻的小麦田中，最低值在土壤养分含量低、重金属污染最严重的油菜田中。土壤微生物量碳氮比最高值和最低值分别为稻田和秋季菜园，且差异显著（P＜0.05）;稻田与其他农田的差异性不明显(P＞0.05)。土壤代谢熵和基础呼吸与微生物量的变化规律不同，油菜田显著高于其他农田，从大到小顺序为油菜田＞春季菜园≈秋季菜园＞小麦田＞稻田。土壤的酶活性在不同农田土壤中的分布规律不同，差异性也不同;脱氢酶和磷酸酶的最高含量都在小麦田中，脲酶和蔗糖酶的最高值分别在春季菜园和油菜田中。
　　⑶与养分的相关性分析表明，土壤微生物量与土壤有机质、TN为显著正相关，不同农田中的微生物量与TP之间存在不同程度的正负相关性;土壤基础呼吸随土壤养分含量的增加而增强;磷酸酶与有机质表现出显著或极显著正相关，脱氢酶、脲酶和蔗糖酶在不同农田土壤中与土壤养分的相关性差异很大;说明土壤有机质对土壤微生物量、基础呼吸和磷酸酶的具有很大的促进作用。
　　⑷与重金属的相关性分析，秋季菜园中微生物量与Cd、Zn表现出显著正相关，油菜田中微生物量与As、Cu为显著负相关性;微生物量碳氮比、代谢熵和基础呼吸与As、Cd、Cu、Zn表现出显著或极显著的正相关;春季菜园中的磷酸酶与As、Cd、Zn呈现显著或极显著的正相关，秋季菜园中的磷酸酶与As、Cd、Cu极显著负相关、却与Zn极显著正相关，其他农田酶活性与重金属之间无显著相关性。这说明重金属含量对土壤的微生物活性具有很大的影响。
　　⑸铜陵矿区农田土壤重金属Cd污染程度最高，同时也是农田土壤中主要的潜在生态危害元素。土壤中的微生物量、基础呼吸和酶活性在不同农田中含量差异很大，土壤微生物在自然生态系统受到土壤环境因子的复合污染较大，其中土壤微生物量、土壤基础呼吸强度和磷酸酶活性能够很好的反映自然条件下土壤肥力和重金属污染状况。

目录

声明

摘要

第一章 引言

1．1 土壤微生物及其在土壤养分转化中的角色

1．2 土壤微生物量的研究进展

1．2．1 土壤微生物量研究概况

1．2．2 土壤微生物量的影响因子

1．3 土壤酶的研究概况、作用及土壤酶的影响因素

1．3．1 土壤酶的研究概况

1．3．2 土壤酶作用

1．3．3 土壤酶的影响因素

1．4 受矿业开采影响的农田土壤微生物、酶学研究进展

1．5 本研究的目的、意义和内容

1．5．1 研究的目的和意义

1．5．2 研究的主要内容

1．5．3 本研究的技术路线

第二章 材料与方法

2．1 研究区域概况

2．2 样品采集与预处理

2．3 分析测定方法

2．3．1 土壤微生物量C、N和土壤呼吸作用的测定

2．3．2 土壤理化性质的测定

2．3．3 土壤酶活性的测定

2．4 数据统计与方法

第三章 铜陵矿区农田土壤的理化性质

3．1 结果与分析

3．1．1 铜陵矿区农田土壤的物理性质

3．1．2 铜陵矿区农田土壤的养分含量

3．1．3 铜陵矿区农田土壤重金属分析

3．2 讨论

3．2．1 土壤物理化学性质的分析

3．2．2 土壤重金属的分析

3．3 小结

第四章 铜陵矿区农田土壤的微生物量碳氮

4．1 结果与分析

4．1．1 铜陵矿区农田土壤微生物量碳、氮

4．1．2 铜陵矿区农田土壤碳氮比、代谢熵、基础呼吸的研究

4．1．3 土壤微生物学性质与土壤理化性质的相关性分析

4．1．4 土壤微生物学性质与土壤重金属的相关性分析

4．2 讨论

4．2．1 土壤微生物量碳氮

4．2．2 土壤微生物量碳氮的影响因素

4．2．3 微生物量碳氮比、土壤代谢熵和土壤基础呼吸及其影响因素

4．3 小结

第五章 铜陵矿区农田土壤的土壤酶活性

5．1 结果与分析

5．1．1 土壤酶活性

5．1．2 土壤酶活性与土壤微生物量碳氮的相关性分析

5．1．3 土壤酶活性与土壤理化性质的相关性分析

5．1．4 土壤酶活性与土壤重金属的相关性分析

5．2 讨论

5．2．1 土壤酶活性的分布

5．2．2 土壤酶活性与土壤微生物量的相关性分析

5．2．3 土壤物理、化学性质对土壤酶活性的影响

5．2．4 土壤重金属对土壤酶活性的影响

5．3 小结

第六章 结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文