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三种水生植物生长对土壤性状和根际氮、磷耗竭的影响

作　者: 刘艳青
导　师: 李辉信；王庆海
学　校: 南京农业大学
专　业: 土壤学
关键词: 水生植物根际土壤氮、磷消耗土壤结构土壤微生物生物量土壤磷脂脂肪酸
分类号: S154.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,由于人口的迅猛增加和经济的快速发展,资源不合理的开发利用导致农业面源污染不断加重。研究表明,植物缓冲带在去除农业面源污染物(氮、磷)方面有重要的作用,缓冲带内植物生长消耗氮、磷是去除农业面源污染物的主要机理之一此外,在植物生长过程中,不同植物通过影响土壤结构(土壤疏水性、团聚体稳定性),改变土壤微生物群落的生物量和结构,从而也间接导致不同植物对土壤氮、磷消耗的差异,尤其是对根际氮、磷耗竭的差异显著。因此本文通过在温室内种植千屈菜、水生鸢尾和菖蒲模拟研究：(1)三种水生植物生长下,土壤疏水性、团聚体稳定性变化；(2)根际土壤微生物生物量的变化；(3)三种水生植物对氮、磷的累积；(4)根际土壤中氮、磷的变化；(5)比较在土壤、植物、微生物的共同作用下,不同水生植物对根际土壤氮、磷的耗竭效应。主要研究如下：干筛结果表明,土壤团聚体各粒级比例随种植植物的不同表现出一定的差异。>0.25 mm的大团聚体所占比例较大(76.4-87%),随种植时间的推移,大团聚体含量呈增加趋势。5-10 mm和2-5 mm土壤团聚体稳定性大小依次是：水生鸢尾>千屈菜>菖蒲,且同种植物下2-5 mm团聚体稳定性大于5-10 mm团聚体稳定性。三种土壤疏水性指数大小依次为：千屈菜>水生鸢尾>菖蒲。三种水生植物根际土壤微生物生物量碳、氮均随种植时间的推移而增大,70天后趋于稳定,微生物生物量碳、氮含量均为：千屈菜>水生鸢尾>菖蒲。三种水生植物根际土壤磷脂脂肪酸(PLFA)含量为：千屈菜>水生鸢尾>菖蒲,且三者之间均有显著性差异(p<0.05)。通过相关分析表明,根际土壤微生物生物量碳、氮与5-10 mm和2-5 mm团聚体稳定性及土壤疏水性之间呈显著正相关。三种水生植物生长过程中对氮、磷的累积不断增加。地上部氮、磷积累量最大的是千屈菜,分别达205.65 mg/株、37.66 mg/株；其次是水生鸢尾,分别为168.01 mg/株、28.50 mg/株；再次是菖蒲,分别是46.91 mg/株、10.28 mg/株。地下部氮、磷积累量最大的是菖蒲,分别达87.81 mg/株、26.39 mg/株；其次是千屈菜,分别为87.62mg/株、24.05 mg/株；最小的是水生鸢尾,分别是78.48 mg/株、22.64 mg/株。千屈菜和水生鸢尾的地上部是氮、磷积累的主要部位,菖蒲对氮、磷的积累则主要集中在地下部。不同植物对氮、磷的累积与植物生物量呈极显著正相关。三种水生植物的根际土壤全氮、全磷和速效磷均随时间的推移呈下降趋势,碱解氮的变化基本上是先减少后增加。根际土壤全氮、全磷耗竭率的大小均为：千屈菜>水生鸢尾>菖蒲,菖蒲与千屈菜、水生鸢尾根际全氮的耗竭率有显著性差异(p<0.05),千屈菜与水生鸢尾根际全氮的耗竭率无显著性差异(p<0.05)；三种植物根际全磷的耗竭率均无显著性差异(p<0.05)。

全文目录

摘要 6-8ABSTRACT 8-10引言 10-12第一章文献综述 12-20 1.1 水生植物去除氮、磷污染物的研究进展 12-13 1.2 水生植物去除氮、磷污染物的机制 13-20 1.2.1 植物吸收利用 13-15 1.2.2 水生植物对土壤环境的改善 15-20第二章材料与方法 20-26 2.1 技术路线和研究目标 20 2.2 试验材料 20-22 2.2.1 试验地设置 20-21 2.2.2 供试土样的基本理化性质 21 2.2.3 样品采集及处理 21-22 2.3 测定方法 22-26 2.3.1 土壤疏水性 22-23 2.3.2 土壤团聚体分筛和稳定性测定 23 2.3.3 土壤微生物生物量碳、氮 23-24 2.3.4 土壤微生物磷脂脂肪酸测定 24-25 2.3.5 根系形态分析 25 2.3.6 其它理化性质测定 25 2.3.7 数据处理 25-26第三章结果与分析 26-48 3.1 三种水生植物生长变化情况 26-29 3.1.1 三种水生植物鲜、干重及根冠比的变化 26-27 3.1.2 三种水生植物株高、分蘖(枝)生长情况 27-28 3.1.3 三种水生植物根系形态特征 28-29 3.2 土壤团聚体组成、团聚体稳定性及疏水性的变化 29-33 3.2.1 土壤团聚体组成的变化 29-31 3.2.2 土壤团聚体水稳定性的变化 31-32 3.2.3 土壤疏水性变化 32-33 3.3 根际土壤微生物生物量碳、氮的变化 33-35 3.4 根际土壤PLFA含量 35-36 3.5 根际土壤微生物生物量与PLFA总量、土壤团聚体稳定性及疏水性的相关性 36-37 3.6 三种水生植物对氮、磷的累积利用 37-44 3.6.1 三种水生植物氮、磷浓度变化 37-39 3.6.2 三种水生植物氮、磷累积量变化 39-44 3.7 三种水生植物根际土壤养分含量变化 44-48 3.7.1 根际土壤全氮、全磷量变化 44-45 3.7.2 根际土壤碱解氮、速效磷变化 45-46 3.7.3 三种水生植物对根际土壤氮、磷耗竭的比较 46-47 3.7.4 三种水生植物对氮、磷的累积与根际土壤养分变化的关系 47-48第四章附录——新鲜和冻干样品对PLFA分析的影响 48-52 4.1 土壤预处理及测定方法 48-49 4.2 PLFA结果分析 49-50 4.3 小结 50-52第五章全文结论与研究展望 52-54 5.1 全文结论 52-53 5.2 本研究创新点 53 5.3 研究展望 53-54参考文献 54-60致谢 60-62在校期间发表的论文 62

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