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退耕还湖下安庆沿江湿地土壤生态化学变化

作　者: 赵永强
导　师: 张平究
学　校: 安徽师范大学
专　业: 自然地理
关键词: 安庆湿地退耕还湖土壤生态恢复土壤理化性质土壤酶活性
分类号: X144
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

湿地生态系统是地球上最具生产力的生态系统之一。历史过度围垦导致长江中下游地区自然湿地的面积缩小、水量调蓄功能衰退、生物多样性减少和土壤质量下降等。自1998年长江流域发生特大洪水以来,退耕还湖成为我国长江中下游湿地生态恢复的重要举措。本文选取安庆沿江湿地不同历史利用方式(水耕和旱耕)和退耕还湖后不同恢复方式(自然水域有水产养殖和自然水域无水产养殖)下的湿地土壤为研究对象,分别以邻近堤垸内水田、旱地和原始半干扰湿地为对照,对其理化、生化性质进行比较分析,旨在阐明退耕还湖后湿地土壤生态化学变化规律,揭示退耕还湖方式及退耕前不同利用方式对退耕后湿地土壤生态系统特征的影响,为长江沿江湿地生态恢复及其有效利用提供科学依据。主要研究结论如下:(1)退耕还湖后两种恢复方式下,湿地土壤容重都呈下降趋势,且历史旱耕湿地土壤容重大于历史水耕的,意味着历史旱耕对土壤容重影响大。(2)供试土壤0-15cm粘粒含量高于15-30cm,而砂粒和粉粒变化规律性不明显;在0-15cm水平方向上,退耕后白荡湖湿地土壤粘粒含量减少,而菜子湖湿地土壤粘粒含量增加。两种恢复方式下湿地土壤颗粒体积分形维数与<0.01mm土壤颗粒体积含量有一致的变化趋势,0.01mm粒径为土壤颗粒体积分形维数的临界粒径;湿地土壤颗粒体积分形维数与有机质、全氮、全磷、有效氮和有效磷达到极显著相关,土壤颗粒体积分形维数可以较好地作为退耕还湖下湿地土壤肥力恢复的定量化指标。研究表明退耕后自然过程的强弱及退耕前土地利用方式等因素影响着湿地土壤颗粒组成的变化。(3)供试土壤pH值变化范围为4.8-6.1之间,平均值为5.5±0.3。在0-15cm水平方向上,白荡湖土壤pH值退耕后下降;菜子湖土壤pH值退耕后总体升高。(4)供试土壤0-15cm有机质、全氮和有效氮含量显著高于15-30cm;在0-15cm水平方向上,供试土壤有机质、全氮和有效氮含量变化趋势一致,均为白荡湖总体在递减,菜子湖总体在升高;全磷、有效磷在两种恢复方式下变化趋势一致,都为全磷含量增加有效磷含量下降。相关分析表明,供试湿地土壤粘粒含量和全氮与除有效磷外的主要养分含量呈极显著正相关(p<0. 01),土壤有机质含量与除土壤磷外的主要养分含量呈极显著正相关关系。土壤有机质和全氮是评价湿地土壤生态恢复状况的良好指标。(5)供试土壤0-15cm微生物量碳和土壤酶活性总体上高于15-30cm;0-15cm湿地土壤,退耕后白荡湖湿地土壤微生物量碳和磷酸酶活性下降,过氧化氢酶活性增加;而菜子湖湿地土壤微生物量碳和磷酸酶活性增加,过氧化氢酶活性历史水耕退耕后增加,历史旱耕退耕前后无显著变化;两种恢复方式下湿地土壤脲酶和蔗糖酶活性有着基本一致的的变化趋势:退耕后脲酶活性历史旱耕增加,历史水耕下降;蔗糖酶活性退耕后下降,但菜子湖历史水耕变化不显著。相关分析表明,两种恢复方式下湿地土壤微生物量碳、脲酶、蔗糖酶和磷酸酶之间呈极显著正相关关系(p<0. 01),与过氧化氢酶相关性不明显,湿地土壤脲酶、蔗糖酶和磷酸酶活性与微生物量碳的关系极为密切。供试湿地土壤微生物量碳、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶活性都与土壤有机质、全氮、有效氮均呈极显著正相关(p<0. 01),表明湿地土壤微生物量碳、脲酶、磷酸酶和蔗糖酶在土壤碳、氮转化中起着作用,能反映湿地土壤的营养水平,可作为表征湿地土壤生态变化的指标。(6)研究表明,退耕还湖为自然水域无水产养殖相对有利于湿地土壤向自然湿地生态演变,且历史水耕方式对湿地土壤影响弱与历史旱耕,易于向自然湿地生态系统演化。退耕后自然过程的强弱及退耕前土地利用方式等因素影响着湿地土壤有机质及主要养分的变化,而有机质和水位的差异是影响湿地土壤微生物量碳和土壤酶活性变化的主要因素。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-12
第一章绪论  12-26
  1.1 研究背景和意义  12-14
    1.1.1 研究背景  12
    1.1.2 研究意义  12-14
  1.2 湿地研究进展  14-17
    1.2.1 国内外湿地研究热点  14-16
    1.2.2 湿地恢复及研究现状  16-17
  1.3 湿地土壤研究进展  17-20
    1.3.1 湿地土壤概念  17-18
    1.3.2 湿地土壤的基本类型  18-19
    1.3.3 湿地土壤的主要特点  19
    1.3.4 湿地土壤的生态功能  19-20
  1.4 退耕还湿土壤生态恢复研究  20-23
    1.4.1 土壤生态恢复评价指标  20-21
    1.4.2 土壤理化性质研究  21-22
    1.4.3 土壤生化性质研究  22
    1.4.4 退耕还湿土壤生态系统恢复进程研究  22-23
    1.4.5 退耕还湿土壤生态恢复研究展望  23
  1.5 研究内容、特色之处与技术路线  23-26
    1.5.1 研究内容  23-24
    1.5.2 特色之处  24-25
    1.5.3 技术路线  25-26
第二章研究区概况与研究方法  26-31
  2.1 研究区概况  26-28
    2.1.1 研究区区域位置  26
    2.1.2 研究区自然环境  26-27
    2.1.3 安庆沿江湿地退田还湖概况  27-28
  2.2 样品采集与处理  28
  2.3 实验分析  28-31
    2.3.1 土壤理化性质  28-29
    2.3.2 土壤粒径分析  29
    2.3.3 土壤微生物量测定  29
    2.3.4 土壤酶活性测定  29-30
    2.3.5 实验数据处理  30-31
第三章结果与分析  31-52
  3.1 退耕还湖下土壤物理性质变化  31-33
    3.1.1 土壤容重  31
    3.1.2 土壤颗粒组成  31-33
  3.2 退耕还湖下土壤分形维数变化  33-38
    3.2.1 分形理论  33-34
    3.2.2 分形维数计算方法  34-35
    3.2.3 供试土壤颗粒体积分形维数特征  35-38
  3.3 土壤化学性质对退耕还湖的响应  38-43
    3.3.1 土壤PH 值  38-39
    3.3.2 土壤有机质  39-40
    3.3.3 土壤全氮和有效氮  40-41
    3.3.4 土壤全磷和有效磷  41-42
    3.3.5 土壤化学性质间相关分析  42
    3.3.6 小结  42-43
  3.4 土壤生化性质对退耕还湖的响应  43-52
    3.4.1 土壤微生物碳对退耕还湖措施的响应  43-45
    3.4.2 土壤酶活性对退耕还湖措施的响应  45-46
    3.4.3 相关分析  46-48
    3.4.4 讨论  48-50
    3.4.5 小结  50-52
第四章结论与展望  52-55
  4.1 主要结论  52-54
  4.2 研究展望  54-55
参考文献  55-64
致谢  64-65
附：本人硕士阶段发表论文、科研项目和获奖情况  65

退耕还湖下安庆沿江湿地土壤生态化学变化

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