增溫及模擬酸雨對農(nóng)田土壤呼吸及酶活性的影響.pdf

1、為研究增溫及模擬酸雨對農(nóng)田土壤呼吸及酶活性的影響，在田間進(jìn)行了隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)。設(shè)置對照(CK)、增溫(W)、pH4.0模擬酸雨(CK-4.0)、增溫及pH4.0模擬酸雨（W-4.0）、pH2.0模擬酸雨(CK-2.0)、增溫及pH2.0模擬酸雨(W-2.0)6個(gè)處理，每個(gè)處理設(shè)置4個(gè)重復(fù)。采用LI-8100土壤碳通量自動(dòng)測量系統(tǒng)觀測試驗(yàn)田各小區(qū)土壤呼吸速率，在進(jìn)行土壤呼吸速率觀測的同時(shí)，還對各小區(qū)土壤溫度、土壤濕度進(jìn)行觀測。另外，在作物的

2、不同生育期，對不同小區(qū)的土壤酶活性（脲酶、轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶）進(jìn)行觀測。為研究秸稈添加條件下模擬酸雨對農(nóng)田土壤微生物呼吸的影響，設(shè)置了室內(nèi)培養(yǎng)試驗(yàn)。采用4個(gè)模擬酸雨梯度，分別為CK（去離子水）、A1(pH=4.0)、A2(pH=3.0)、A3(pH=2.0)，每個(gè)模擬酸雨處理下設(shè)置4個(gè)秸稈添加梯度，每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)，觀測了不同處理下的土壤微生物呼吸和轉(zhuǎn)化酶、過氧化氫酶活性。
　　研究結(jié)果表明，在2013～2014輪作年和201

3、4～2015輪作年，不同處理的農(nóng)田土壤呼吸速率存在相同的季節(jié)變異規(guī)律，其季節(jié)變異與土壤溫度的變異具有一致性。在2013～2014冬小麥-大豆輪作生長季，CK、W、CK-4.0、W-4.0、CK-2.0、W-2.0處理的平均土壤呼吸速率分別為3.3±0.05、3.40±0.06、3.20±0.13、3.06±0.11、2.83±0.03、2.79±0.05μmol·(m2·s)-1。方差分析表明，W-4.0、CK-2.0和W-2.0處理土

4、壤呼吸與對照均存在顯著差異(p＜0.05)，增溫處理土壤呼吸速率高于對照處理，模擬酸雨、增溫及模擬酸雨處理土壤呼吸速率均低于對照處理。2014～2015冬小麥-大豆輪作生長季，CK、W、CK-4.0、W-4.0、CK-2.0、W-2.0處理的土壤呼吸速率分別為3.06±0.06、2.98±0.04、2.88±0.06、3.05±0.08、2.89土0.05、2.70±0.03μmol·(m2·s)-1。CK-4.0、CK-2.0和W-2

5、.0處理與對照之間的土壤呼吸速率均存在顯著差異(p＜0.05)。2014～2015冬小麥-大豆輪作年不同處理下土壤呼吸速率的變異規(guī)律與2013～2014輪作年類似，即:增溫促進(jìn)了農(nóng)田土壤呼吸作用，而高強(qiáng)度模擬酸雨(pH2.0)抑制了農(nóng)田土壤呼吸作用，低強(qiáng)度模擬酸雨(pH4.0)對土壤呼吸作用無顯著影響。無論是在2013～2014輪作年還是2014～2015輪作年，農(nóng)田土壤呼吸速率的季節(jié)變異均受土壤溫度的影響，兩者之間的關(guān)系可用指數(shù)回歸方

6、程描述。
　　在2014大豆生長季，各處理脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性與對照無顯著差異(p＞0.05);對照與其他各處理在三葉期的過氧化氫酶活性之間存在顯著差異(p＜0.05)，在分枝期則無顯著差異(p＞0.05)，模擬酸雨抑制了脲酶和轉(zhuǎn)化酶活性，并促進(jìn)了過氧化氫酶活性。在2014～2015冬小麥生長季的返青期，增溫處理促進(jìn)了土壤脲酶活性，但在其他生育期增溫對土壤脲酶活性無顯著影響;模擬酸雨對土壤脲酶活性無顯著影響。增溫提高了越冬期和返青期的

7、土壤轉(zhuǎn)化酶活性;模擬酸雨處理抑制了越冬期和返青期的轉(zhuǎn)化酶活性。模擬酸雨抑制了越冬期的土壤過氧化氫酶活性。在2015大豆生長季的三葉期，增溫促進(jìn)了脲酶活性;模擬酸雨對脲酶活性無顯著影響。增溫抑制了三葉期和分枝期的土壤轉(zhuǎn)化酶活性。增溫促進(jìn)了三葉期的過氧化氫酶活性。在2014～2015冬小麥生長季，季節(jié)平均土壤呼吸速率與脲酶活性之間存在顯著(P=0.046)的一元線性回歸關(guān)系，季節(jié)平均土壤呼吸速率與轉(zhuǎn)化酶活性之間存在(P=0.072)一元線性

8、回歸關(guān)系。脲酶和轉(zhuǎn)化酶這兩種酶活性是造成不同處理間土壤呼吸差異的重要因素。
　　進(jìn)一步研究表明，不同模擬酸雨pH水平下和不同秸稈添加量條件下的土壤微生物呼吸均存在極顯著差異（P＜0.001），模擬酸雨pH水平與秸稈添加量對土壤微生物呼吸無交互影響(P=0.892)。模擬酸雨會(huì)抑制土壤微生物呼吸，且酸雨濃度越強(qiáng)抑制作用越明顯。秸稈添加會(huì)促進(jìn)土壤微生物呼吸作用，且高秸稈添加量的促進(jìn)作用越明顯。土壤微生物呼吸與轉(zhuǎn)化酶活性存在顯著線性相關(guān)