菊芋对滨海盐碱地土壤理化性质的影响【字数:9040】
目录
摘要1
关键词1
Abstract1
Key words1
引言1
1 材料与方法2
1.1 材料 2
1.2 方法 3
1.2.1 土壤pH及含盐量的测定3
1.2.2 菊芋生物量的测定3
1.2.3 土壤酶活性的测定3
1.2.4 土壤质地与土壤矿物特征的测定4
1.2.5 统计分析4
2 结果与分析4
2.1 土壤pH及含盐量 4
2.2 菊芋生物量 5
2.3 土壤酶活性6
2.4 土壤质地与土壤矿物特征6
3讨论8
4结论9
致谢9
参考文献9
菊芋对滨海盐碱地土壤理化性质的影响
引言
引言
土壤的盐碱化已成为限制我国农业发展和植物生长非生物逆境危害之一[12]。据估计,约有20% (4500万公顷) 的灌溉土地、世界粮食生产的1/3是受土壤盐的影响[3]。在过去的几十年里,土壤盐渍化使世界主要农作物的产量减少了50% 以上[47]。预计到2050年,世界50%的耕地将受到土壤盐的影响[89]。
中国盐渍土总面积约为3.6×107公顷,占全国总可用土地的4.9% [910]。江苏省拥有总面积为6.0×105公顷的滩涂资源,是亚洲东部最大的滩涂湿地[11]。此外,在该区域滩涂湿地 *景先生毕设|www.jxszl.com +Q: &351916072&
仍以50200米/年的速度沿海线扩展。大丰市沿海滩涂 (在本研究中使用) 是江苏省滩涂的重要组成部分[12]。
多变量分析研究表明,除了有机碳、pH和CO2分压之外,盐度也是对土壤中的微生物群落多样性造成影响的主要原因[13]。其降低了土壤氧化还原电位并增加土壤溶液中的Fe2+和Mn2+[14],可以促进Ca2+和Mg2+从土壤阳离子交换位点释放。碳酸钙以三种多晶型的形式沉淀,其稳定性的顺序是方解石,文石和球霰石。在碳酸盐储层中,碳酸钙的生物地球化学循环可以包括矿物沉淀或溶解,阳离子交换,例如由海水引入的Na+取代Ca2+的过程和氧化还原反应[15,16]。细菌呼吸或替代性代谢,如硫化物氧化或有机酸的生产可能造成酸化和方解石的溶解,例如在淡水海水混合区的特定深度[17]。另外,也有大量关于由于微生物活性引起方解石沉淀的文献[1820]。可以诱导碳酸盐沉淀的主要微生物是光合微生物,例如细菌和微藻,硫酸盐还原细菌和参与氮循环的微生物[21]。
植物影响土壤性质,这反过来土壤也可以改变植物生长和种间竞争,建立了一种植物土壤反馈系统。许多不同的物理化学性质,如C/N比,土壤pH值或有机碳主要取决于植物类型和覆盖,这反过来可能受这些土壤变量的变化的影响[22]。有研究发现,盐度与土壤有机质含量 (OM) 和C/N有着显著的负相关,但与其他研究的环境参数 (pH,氧化还原,以及地上和地下植物生物量) 无关[23]。
土壤中各种酶的活性和各类微生物对植物的生长有一定的影响。酶主要来源于微生物、植物和土壤动物分泌物,并且能调节许多土壤生物过程[24]。土壤微生物虽然被认为是影响植物生长的关键因素,但很难充分表征土壤微生物群落;尤其是对有盐胁迫的土壤中生长的盐生植物的根际微生物群落结构的了解更少[4,25]。发现盐度与细菌丰度正相关,并与群落组成紧密相关[26,27]。鉴于酶活性是土壤有机质分解的限速步骤,土壤酶活性可作为具有直接生态影响的功能指标,因此可能与土壤微生物群落结构的变化有关[2830]。
菊芋属于菊科,多年生块茎植物,富含菊糖,是一种潜在的能源作物[2930]。分布于世界各地,能抵抗非生物胁迫,肥料需求量低,具有广泛的生态适应性和很高的光合效率,同时还有着强大的生态恢复功能和高商业价值。其广泛的用途、对盐碱土壤的抗性和强大的繁殖能力等使其成为可以获得良好的经济、社会和生态效益得能够改善盐碱土壤的潜力植物[4,31,32]。
菊芋富含碳水化合物,其中7090% 为菊粉。菊芋可以产生相当于4至15吨/年的碳水化合物[33]。也可用作动物饲料,用于生产纯化的菊粉和高果糖糖浆,或通过合适的微生物发酵成生物乙醇或其他生化药物[34]。然而,与其他碳水化合物来源相比,由于菊粉的消化率低,其低热值,菊芋可以被认为是非粮食作物[35];相比之下,由于生物量大量生产,尤其是在贫瘠的土壤和极端环境中,菊芋似乎是潜在的原料候选人[36]。
目前关于菊芋的文献主要是涉及生物量和生理性质,很少研究菊芋与土壤及其土壤微生物的相互作用。在本研究中,使用原位修复的方法,通过种植菊芋来改善不同盐度的盐碱土,探究菊芋生物量、土壤酶活性和土壤矿物、以及土壤及植物中金属离子等的特点,以评估菊芋修复和改良盐碱地的潜力。
1 材料与方法
1.1 材料
研究区位于大丰自然保护区 (32° 59′ N, 120° 49′ E),具有典型的季风气候,由暖温带向北亚热带过渡,年平均气温14.415.5 ℃,年平均日照2280小时,无霜期214天。年降水量7851310 毫米。
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