巖溶區(qū)土壤CO2濃度和土壤酶活性的變化規(guī)律及其關(guān)系——以重慶青木關(guān)巖溶槽谷為例.pdf

1、土壤酶是土壤生態(tài)系統(tǒng)中的重要組成部分，是土壤生物化學(xué)過程的積極參與者，是生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程中最為活躍的生物活性物質(zhì)，它在陸地生態(tài)系統(tǒng)地下生態(tài)過程中十分重要。土壤空氣中的CO2濃度很高，通常是大氣中CO2濃度的幾十至上百倍。而對于巖溶區(qū)而言，在其特殊的地質(zhì)背景條件下，土壤中的CO2濃度更是比非巖溶區(qū)土壤要高，但以往的研究主要集中在大氣CO2濃度升高對土壤酶活性的影響，未研究過土壤CO2濃度及其變化對土壤酶活性的影響。但是這二

2、者之間的關(guān)系對于揭示巖溶區(qū)土壤，及巖溶生態(tài)系統(tǒng)與其他生態(tài)系統(tǒng)的差別極有意義，也對巖溶區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟合理發(fā)展和生態(tài)恢復(fù)有重要的科學(xué)意義。
　　 本研究以重慶青木關(guān)巖溶槽谷區(qū)作為研究區(qū)，根據(jù)研究需要避免復(fù)雜因素干擾，選擇受人類活動影響較少的，青木關(guān)地下河流域的上中游槽房灣至金竹灣一段為主要研究區(qū)。選取洼地、坡地兩種地貌的草地、灌叢地和竹林地三種主要土地利用類型，在冬季、夏季、秋季三個季節(jié)分0-20cm、20-40cm、40-60cm、6

3、0-80cm進行取樣和土壤CO2監(jiān)測，監(jiān)測其土壤酶活性。根據(jù)所得數(shù)據(jù)，揭示巖溶槽谷區(qū)土壤CO2濃度的垂直分布規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律；巖溶槽谷區(qū)土壤酶活性的垂直分布規(guī)律及季節(jié)變化規(guī)律；以及巖溶槽谷區(qū)土壤CO2濃度變化與土壤酶活性變化之間的相互關(guān)系，討論土壤CO2濃度對土壤酶活性的影響。從而，為揭示巖溶區(qū)生態(tài)環(huán)境特殊性以及為巖溶區(qū)合理發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)提供科學(xué)依據(jù)。
　　 通過為期一年的青木關(guān)野外土壤CO2濃度監(jiān)測，得到了巖溶槽谷區(qū)不同地貌位

4、置，不同土地利用方式下，在一年內(nèi)的土壤CO2濃度變化趨勢圖。青木關(guān)巖溶槽谷區(qū)土壤CO2濃度變化的總體規(guī)律是：土壤CO2濃度值隨著土層深度增加而增加，同一個月份中，最底層的土壤CO2濃度值最大，最表層的土壤CO2濃度值最小；不同地貌部位土壤CO2濃度不同，洼地的土壤CO2濃度高于坡地；不同植被類型條件下的土壤CO2濃度變化幅度不同，草地的土壤CO2濃度增幅最大，灌叢地次之，竹林地增幅最小。
　　 本研究檢測了總共135個土壤樣品當(dāng)

5、中的土壤蔗糖酶活性、脲酶活性、堿性磷酸酶活性、淀粉酶活性和過氧化氫酶活性，得到了這些土壤酶在不同季節(jié)、不同深度的活性值。發(fā)現(xiàn)土壤中蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶、淀粉酶的總體規(guī)律為表現(xiàn)為表層酶活性大于底層酶活性，有的樣品有由表層向底層逐漸降低的垂直分布形勢。且這四種酶類的活性隨季節(jié)變化發(fā)生變化。但土壤過氧化氫酶活性的分布規(guī)律非常不明顯，表層和底層之間沒有明顯的變化趨勢，各個季節(jié)之間也沒有明顯的規(guī)律變化。此外，洼地的采樣點與位于坡地的采樣點相比

6、，具有更加明顯的垂直和季節(jié)變化規(guī)律。
　　 通過SPSS進行相關(guān)分析、通徑分析，其結(jié)果表明在青木關(guān)巖溶槽谷區(qū)，土壤CO2濃度與土壤酶活性具有一定的相關(guān)關(guān)系，不論從不同季節(jié)討論還是從不同土壤層次討論，土壤CO2濃度都會對土壤酶活性產(chǎn)生影響。從季節(jié)上分析，土壤CO2濃度對土壤酶活性的影響較大，并且主要表現(xiàn)在通過其他要素而產(chǎn)生的間接影響方面，其中對蔗糖酶和脲酶活性的影響強度最大，其強度絕對值高于0.3，而其他酶類僅為0.1至0.2。從

7、不同土壤層次上分析，土壤CO2濃度對土壤酶活性的影響主要表現(xiàn)在直接影響方面，其中在各個層次對蔗糖酶和淀粉酶活性的影響強度最大，其強度絕對值在0.3左右。同時，不同土壤CO2濃度變化幅度也會對土壤酶活性產(chǎn)生影響，變幅較大的對土壤酶活性的影響較大，并主要通過對土壤酶的間接影響表現(xiàn)出來，變幅較小的對土壤酶活性的影響較小，并主要對土壤酶產(chǎn)生直接影響。因此，土壤CO2濃度對于水解酶類的蔗糖酶影響最大，對淀粉酶和堿性磷酸酶的影響次之，對脲酶的影響最

8、小，而對于氧化還原酶類的過氧化氫酶影響較大。
　　 由于土壤CO2濃度對土壤酶活性的影響，巖溶區(qū)的土壤-植被系統(tǒng)甚至陸地生態(tài)系統(tǒng)也受到了相應(yīng)的影響。土壤CO2濃度變化對蔗糖酶有積極影響，也促使他對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生積極影響；土壤CO2濃度變化對淀粉酶和堿性磷酸酶有抑制作用，也促使他們對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生消極影響；土壤CO2濃度變化對脲酶的抑制作用很小，因此對生態(tài)系統(tǒng)的影響較??；土壤CO2濃度變化對過氧化氫酶影響較大，也促使他對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生消