本文關(guān)鍵詞：石油污染及施氮修復(fù)對灌草枯落物分解及土壤生物學(xué)性質(zhì)的影響　出處：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：陜北地區(qū)是我國重要的石油能源基地,同時其脆弱的生態(tài)系統(tǒng)也受到嚴重石油污染的直接威脅,其中灌草地是主要的受害對象之一。植物修復(fù)技術(shù)廣泛應(yīng)用于油污土壤的生物修復(fù)。然而,現(xiàn)有的關(guān)于植物修復(fù)的研究較少考慮到石油污染對植物枯落物分解及養(yǎng)分釋放的影響。如果石油污染抑制上述過程,則必將導(dǎo)致植物-油污土壤生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)受阻,降低其群落穩(wěn)定性,增加生態(tài)恢復(fù)的難度和成本。因此,本研究以陜北石油污染區(qū)常見的、對石油污染具有良好耐受能力或修復(fù)能力的10種灌草植物為研究對象,在未污染土壤(對照)和輕度(石油濃度15 g kg-1)、中度(30 g kg-1)和重度(45g kg-1)石油污染土壤中進行為期1年(灌木)或半年(草本)的室內(nèi)(恒溫恒濕)枯落物分解培養(yǎng)試驗,跟蹤測定灌草枯落物的分解速率及分解過程中大量元素C、N、P和K以及微量元素Cu、Zn、Fe、Mn、Mg和Ca的釋放動態(tài),研究不同程度石油污染對灌草枯落物分解及養(yǎng)分循環(huán)的影響,評價上述植物是否可以在石油污染區(qū)形成穩(wěn)定群落,發(fā)揮長期的生態(tài)效益。同時,本研究同時設(shè)置對重度污染進行施氮修復(fù)(石油濃度45 g kg-1,添加尿素調(diào)節(jié)土壤C/N比約為25:1)的處理,以此討論在對油污土壤進行植物修復(fù)的同時配合施氮修復(fù)是否有利于枯落物的分解過程。此外,在試驗過程中分階段測定各處理下土壤生物學(xué)性質(zhì)(酶活性及微生物數(shù)量)的動態(tài)變化,以期闡明石油污染及施氮修復(fù)影響枯落物分解及養(yǎng)分釋放的機理。本研究取得以下主要結(jié)論:(1)綜合考慮石油污染對灌草枯落物分解速率及10種養(yǎng)分釋放的影響,輕度污染顯著促進了沙棘、檸條、紫穗槐、酸棗、杠柳及白羊草的分解及總體養(yǎng)分釋放,同時其顯著促進了紫花苜�？萋湮锏姆纸庖约靶」诨ê丸F桿蒿枯落物的總體養(yǎng)分釋放;中度污染顯著促進了檸條、酸棗和杠柳枯落物的分解及總體養(yǎng)分釋放,但其顯著抑制了紫花苜蓿、小冠花、鐵桿蒿和白三葉枯落物的分解及總體養(yǎng)分釋放;重度污染顯著促進了酸棗枯落物的分解及總體養(yǎng)分釋放,顯著促進了紫花苜�？萋湮锏姆纸饧靶」诨ǹ萋湮锏目傮w養(yǎng)分釋放,但其顯著抑制了沙棘、紫穗槐和白羊草枯落物的分解及總體養(yǎng)分釋放。另外,其對杠柳枯落物的總體養(yǎng)分釋放和鐵桿蒿枯落物的分解也表現(xiàn)出強烈抑制作用。(2)絕大多數(shù)情況下,施氮并未緩解重度污染對灌草枯落物分解速率的抑制(沙棘枯落物),反而導(dǎo)致在重度污染土壤中原本分解未受影響或受到促進的枯落物(如白三葉、酸棗和杠柳枯落物)的分解受到顯著抑制,甚至加劇重度污染對枯落物分解的抑制(紫穗槐和白羊草枯落物),同時,施氮對上述枯落物的總體養(yǎng)分釋放均產(chǎn)生不利影響。施氮僅顯著促進了油污土壤中小冠花枯落物的分解,并顯著提高了其P、Cu、Fe、mn、mg和ca的釋放速率。(3)對所有10種枯落物分解介質(zhì)(土壤)而言,3種程度石油污染在分解前期均顯著提高了淀粉酶活性,而同時顯著抑制了蛋白酶(或蔗糖酶)的活性。至分解中后期,輕度污染普遍顯著提高了沙棘、檸條、紫穗槐、酸棗、杠柳和白羊草等6種分解介質(zhì)中葡糖苷酶、木聚糖酶、堿性磷酸酶、過氧化物酶和脫氫酶的活性。中度污染對上述6種分解介質(zhì)中上述主要參與中后期分解的酶類活性的促進和抑制作用大致平衡。重度污染則普遍顯著抑制了沙棘、檸條、紫穗槐、酸棗和杠柳分解介質(zhì)中羧甲基纖維素酶、木聚糖酶、多酚氧化酶和脫氫酶的活性。3種程度石油污染對紫花苜蓿、小冠花、鐵桿蒿和白三葉等4種分解介質(zhì)中主要參與中后期分解的酶類的促進和抑制作用則大致平衡。對所有10種枯落物分解介質(zhì)(土壤)而言,輕度污染在分解前期均顯著提高細菌、放線菌和真菌數(shù)量。在分解中后期,輕度污染普遍顯著提高了土壤細菌或放線菌的數(shù)量,僅白羊草分解介質(zhì)的微生物數(shù)量未受顯著影響。中度污染在分解前期均顯著提高細菌和放線菌數(shù)量。在分解中后期,中度污染則普遍顯著提高了土壤放線菌的數(shù)量,但鐵桿蒿分解介質(zhì)的微生物數(shù)量未受顯著影響,沙棘、酸棗和杠柳3種枯落物分解介質(zhì)的細菌數(shù)量在分解后期則顯著降低。重度污染在分解前期均未顯著影響分解介質(zhì)微生物數(shù)量,在分解中后期,其顯著提高了灌木枯落物分解介質(zhì)的放線菌或真菌的數(shù)量,但普遍并未顯著影響草本枯落物分解介質(zhì)的微生物數(shù)量。(4)施氮雖然在少數(shù)情況下緩解了重度污染對某些酶類活性的抑制,但多數(shù)情況下其并無明顯緩解作用,甚至反而顯著抑制重度污染下原本未受影響(或者顯著提高)的酶的活性,或顯著加劇重度污染對酶活性的抑制。這一現(xiàn)象普遍存在于與枯落物分解各階段相關(guān)、與石油烴降解相關(guān)及與土壤養(yǎng)分循環(huán)密切相關(guān)的各種酶,特別是主要參與枯落物中后期分解的羧甲基纖維素酶、木聚糖酶、多酚氧化酶、過氧化物酶和堿性磷酸酶等。對所有10種枯落物分解介質(zhì)而言,施氮在分解前期均顯著提高了重度污染土壤中細菌和放線菌的數(shù)量。但在分解進行中后期,施氮對土壤微生物的數(shù)量基本不具有利影響,在沙棘、紫穗槐、杠柳、紫花苜蓿和白三葉分解介質(zhì)中,施氮甚至顯著抑制其中原本未受影響(或受到促進)的微生物的繁殖。(5)從生態(tài)系統(tǒng)養(yǎng)分循環(huán)的角度考慮,10種灌草植物均可用于輕度石油污染土壤的植物修復(fù)或改善油污區(qū)生態(tài)環(huán)境;沙棘、檸條、紫穗槐、酸棗、杠柳和白羊草可用于中度石油污染土壤的植物修復(fù)或改善油污區(qū)生態(tài)環(huán)境,紫花苜蓿、小冠花、鐵桿蒿和白三葉則不適用于該目的;檸條、酸棗、紫花苜蓿、小冠花和白三葉可用于重度石油污染土壤的植物修復(fù)或改善油污區(qū)生態(tài)環(huán)境,沙棘、紫穗槐、杠柳、白羊草和鐵桿蒿則不適用于該目的。施氮修復(fù)不能緩解重度污染對灌草枯落物分解及養(yǎng)分釋放的抑制作用,多數(shù)情況下反而產(chǎn)生不利影響,因此不建議在對重度污染土壤進行植物修復(fù)的同時配合施氮修復(fù)。
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【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：X173;X53
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本文編號：1437314