基本信息
- 项目名称：
- 新疆甘家湖湿地边缘带土壤酶活性
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 土壤酶能够把高相对分子质量的有机化合物分解成为能够被生物利用的简单化合物,土壤酶的分解作用普遍被认为是生态系统中有机物质分解过程的限制性步骤,控制着湿地生态系统的物质循环。本课题通过对甘家湖湿地的这7种来自其内部不同地区土壤酶进行分析研究，从而判定甘家湖湿地边缘带土壤酶的时空格局、影响酶活性的环境因子、周围环境变化对其造成的影响的因素关系，以及其在湿地净化功能中的意义等几方面进行了综述。
- 详细介绍：
- 土壤酶能够把高相对分子质量的有机化合物分解成为能够被生物利用的简单化合物,控制着湿地生态系统的物质循环。通过景观动态分析将研究区划分为盐化草甸、芦苇湿地、芦苇湿地边缘、胡杨林地、耕地和路边践踏，对其中的蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性进行了研究，结过表明，①在不同土地利用类型土壤酶活性分析中，各酶的含量随深度的增加而降低，以耕地、芦苇湿地、盐化草甸表现尤为明显，对耕地而言脲酶活性较高，对芦苇湿地而言，过氧化氢酶活性较高。酶活性间具有相关性，蛋白酶与过氧化氢酶指标的相关性达到显著水平，与脲酶呈负相关；过氧化氢酶与脲酶和蔗糖酶呈正相关，但不存在显著相关的关系；蔗糖酶与蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶均呈正相关；②通过对同种酶在不同土地利用类型下的变化规律可知土壤酶活性随垂直方向下降而减弱，表层活性高于下层，在不同土地利用类型中，脲酶和过氧化氢酶含量较高，可以作为反映土壤肥力的指标之一。雨季的土壤酶活性普遍大于旱季的土壤酶活性。③通过对甘家湖芦苇湿地中4种酶活性与其主要养分指标的相关性分析表明，酶活性与其主要养分指标均呈显著或极显著相关,说明重度放牧在造成养分损失的同时，也造成了土壤酶活性的下降，这对侵蚀土壤环境质量的衰退起决定性作用。说明甘家湖湿地边缘带土壤酶活性受人为因素有一定影响。
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撰写目的和基本思路
- 目的: ①希望该论文能够为甘家湖湿地生态更好的发展提供依据； ②发表一篇省部级以上的论文和挑战杯科技论文大赛。 基本思路：结合实地样本采集，带回实验分析，从而得出甘家湖湿地土壤酶活性的动态变化规律。
科学性、先进性及独特之处
- 一、目前，国内外学者对土壤酶都做了相关性研究，但都主要侧重于湿润、半湿润地区的土壤酶活性研究，对于干旱荒漠区湿地边缘带的土壤酶活性研究较少。 二、以往对于土壤酶活性的研究只是单单从理论的角度去比较、分析数据，本论文中较先进地利用统计学应用软件，对数据的准确性、表现性、完整性等提供了很好的保障。
应用价值和现实意义
- 本项目选择干旱区具有典型的荒漠和湿地两大生态系统及人类社会经济系统对其影响深刻的甘家湖湿地边缘带为研究靶区，深入探讨湿地边缘带土壤酶活性时空变化规律，分析各种土壤酶活性的数据,进一步研究证实人为干扰因素对各种土壤酶活性是起促进作用还是抑制作用，研究湿地边缘带土壤酶活性与其营养环境变化的关系，揭示人类活动对湿地边缘带土地生态系统退化的干扰机理，为干旱荒漠区开展湿地退化恢复工程建设提供依据。
学术论文摘要
- 通过景观动态分析将研究区划分为盐化草甸、芦苇湿地、芦苇湿地边缘、胡杨林地、耕地和路边践踏，对其中的蛋白酶、脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性进行了研究，结过表明，①在不同土地利用类型土壤酶活性分析中，各酶的含量随深度的增加而降低，以耕地、芦苇湿地、盐化草甸表现尤为明显，对耕地而言脲酶活性较高，对芦苇湿地而言，过氧化氢酶活性较高。酶活性间具有相关性，蛋白酶与过氧化氢酶指标的相关性达到显著水平，与脲酶呈负相关；过氧化氢酶与脲酶和蔗糖酶呈正相关，但不存在显著相关的关系；蔗糖酶与蛋白酶、过氧化氢酶、脲酶均呈正相关；②通过对同种酶在不同土地利用类型下的变化规律可知土壤酶活性随垂直方向下降而减弱，表层活性高于下层，在不同土地利用类型中，脲酶和过氧化氢酶含量较高，可以作为反映土壤肥力的指标之一。雨季的土壤酶活性普遍大于旱季的土壤酶活性。③通过对甘家湖芦苇湿地中4种酶活性与其主要养分指标的相关性分析表明，酶活性与其主要养分指标均呈显著或极显著相关,说明重度放牧在造成养分损失的同时，也造成了土壤酶活性的下降，这对侵蚀土壤环境质量的衰退起决定性作用。说明甘家湖湿地边缘带土壤酶活性受人为因素有一定影响。
获奖情况
- 获得第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛新疆赛区一等奖
鉴定结果
- 该团队的申报内容完善可行，选择甘家湖湿地边缘带的土壤酶为研究对象，对湿地边缘带土地生态系统退化的干扰机制，影响因素等做了较为详细的阐述，为干旱荒漠区开展湿地退化恢复工程建设提供了科学依据。
参考文献
- [1] KANG H, FREEMAN C. Phosphatase and arylsulphatase activities in wetland soils: annual variation and controlling factors [J]. Soil Biol.Biochem., 1999(3l): 449- 454. [2] WRIGHT A L, REDDY K R. Phosphorus loading effects on extracellular enzyme activity in everglades wetland soils[J]. The Soil Science Society of America Journal, 2001, 65(2): 588-599. [3]张银龙.九龙江口红树林土壤酶活性等性质及其细根的生态学研究[D].厦门:厦门大学,1996. [4]吴振斌,梁 威,成水平,等.人工湿地植物根区土壤酶活性与污水净化效果及其相关分析[J].环境科学学报,2001,21(5):622-624. [5] 关松荫。土壤酶及其研究方法［Ｍ］．北京：农业出版社，１９８６：１４－３４０． [7]沈慧，郭浩．水土保持森土壤肥力及其评价指标［J］．水土保持学报，２０００，１４（２）：６０－６５． [8] 邱莉萍，刘军，王益权，等．土壤酶活性与土壤肥力的关系研究［Ｊ］．植物营养与肥料学报，２００４，１０（３）：２７７－２８０ [9] Mvbratney，PrinCe．Estimating average and proportional variograms of soil properties and their potential use in precision agriculture [J]．Precision Agriculture，1999，l（2）：125-152． [10]侯扶江，任继周．甘肃马鹿冬季放牧践踏作用及其对土壤理化性质影响的评价[J]．生态学报，2003，23(3)： 486~495． [11]任继周．草地农业生态学[M]．北京：中国林业出版社，1995，51~48．
同类课题研究水平概述
- 一、国外研究进展 国外学者对土壤酶活性的时空动态分布、酶活性对土壤水气热状况、土壤酸碱性、土壤有机质以及外源营养物质输入的响应等进行了相关研究。特别是在对土壤酶活性作为土壤质量生物活性指标的研究给予了高度重视，认为土地利用方式的改变对土壤酶活性的影响相当明显，土壤酶活性的测定已成为评价土壤环境质量必不可少的指标。Holt（1997）研究了放牧对土壤全碳、微生物量和土壤酶活性的影响；Luo（1998）研究表明随着土壤深度的改变，土壤酶活性存在较大差异；Kang（1999）研究了英国北威尔士三种不同类型的湿地土壤磷酸酶和芳基硫酸酯酶酶活性的变化；Corstanje（1999）研究了美国亚热带不同磷负荷湿地土壤酶活性，结果表明随着磷含量的增加，酸性磷酸酶活性降低，β-葡萄糖苷酶活性升高，而氨基肽酶活性没有明显变化； Wright（2001）研究了不同磷负荷对佛罗里达湿地土壤酶活性的影响；kr-mer等（2000）研究了一个半干旱林地下酸性和碱性磷酸酶活性与植物和土壤微生物过程的关系；Hakulinen（2005）对位于芬兰北部郊区的三个湖泊水系沉积物的水解酶活性垂直分布规律进行探讨。这些研究表明土壤酶在生态系统的物质循环和能量转化过程中扮演重要的角色。 二、国内研究进展 国内，对土壤酶活性的时空动态分布、酶活性对土壤水气热状况、土壤酸碱性、土壤有机质等也进行了相关研究。近些年侧重对退化湿地环境胁迫下的土壤酶活性和土壤微生物响应机制研究（白军红等，2002）；田昆（2004）对云南纳帕海高原湿地土壤退化过程及驱动机制研究中重点分析了土壤的酶活性与土壤养分、土壤微生物的关系；陆梅等（2004）对滇西北纳帕海退化湿地土壤养分与酶活性的系统研究。许多学者也从不同角度对干旱半干旱地区土壤酶进行研究，王鑫等（2007）分析了黄土高原半干旱地区土地利用变化对土壤养分、酶活性的影响；蒋德明等（2008）分析了科尔沁沙地小叶锦鸡儿人工林防风固沙及改良土壤效应;靳正忠等(2008)分析了沙漠腹地咸水滴灌林地土壤养分、微生物量和酶活性的典型相关关系。总之，目前对干旱荒漠区不同的人类活动方式对土壤的酶活性研究还较少，特别对受人类活动影响较深刻的干旱荒漠区湿地边缘带的土壤酶活性研究相对较少。
