不同生物炭添加量对杨树人工林土壤主要酶活性的影响开题报告

1. 研究目的与意义

土壤酶参与土壤中各种生物化学过程，如腐殖质的分解与合成，动植残体和微生物残体的分解，及其合成有机化合物的水解与转化，某些无机化合物的氧化还原反应。土壤酶的活性大致反映了某一种土壤生态状况下生态学过程的相对强度。测定杨树人工林土壤主要酶活性的变化对生物炭添加的响应，可以间接了解生物炭添加对土壤温室气体排放、有机质转化等土壤生态学过程的潜在影响。

2. 国内外研究现状分析

1.生物炭的发展：

生物炭是作物秸秆、动物代谢产物等生物质材料，在缺氧的情况下经低温热解产生的一类高度芳香化、难熔性固态物质。最早，在古老的亚马逊流域，人们为了恢复贫瘠土壤的肥力，长期使用一种特殊肥料，当地人称为亚马逊黑土terra preta。现代大量研究表明，这类土壤相对于毗邻的土壤具有更高的土壤肥力，研究认为这是由于其富含黑碳的缘故。在早期，就有科学家利用生物炭对土壤进行改良试验。到2006年marris在nature上发表文章，提出生物炭可以增加碳截留以应对全球气候变化。由此，生物炭的研究再次受到重视。据 lehmann 等估计，如果能最大程度利用生物炭技术，到 2100 年全球将减排 5.5-9.5 pgc yr-1，能够在很大程度抵消化石燃料所带来的排放。此外，许多研究报道了生物炭对土壤生态系统产生的积极影响：提高土壤阳离子的交换量，增强对土壤硝酸根离子、铵离子和磷酸根离子的吸附以减少土壤养分流失，增加酸性土壤的ph值等。同时，也有不利影响，比如可能增加土壤ch4、n2o等温室气体的排放，降低土壤杀虫剂或除草剂的化学效率，激发原有土壤有机质的分解等。

2.江苏省杨树人工林现状及发展前景

3. 研究的基本内容与计划

1.研究内容：

（1）不同生物炭添加量对土壤理化性质的影响（全氮、氨态氮、硝态氮、土壤容重、土壤ph值、toc、doc、地下水位）

（2）不同生物炭添加量对土壤酶活性的季节性影响（β-葡萄糖苷酶、蔗糖酶、脲酶、蛋白酶）

4. 研究创新点

杨树人工林是江苏省林业产业的重要组成部分，在全球倡导低碳经济以应对全球变暖这一历史背景下，江苏省正积极建设绿色江苏、低碳社会，而生物炭技术的应用，将会进一步显著提高江苏省杨树人工林生态系统固碳增汇的潜力。但是，由于生物炭对土壤生态系统功能的影响十分复杂，而有关生物炭对土壤生态系统影响的研究多局限于农业生态系统，因此目前我们对生物炭影响人工林土壤生态系统的生物学机制的了解还十分缺乏，进而导致我们对生物炭在林业上应用可能产生的积极生态效益及潜在环境风险的了解很少。因此，本研究选取苏北典型杨树人工林为试验样地，研究不同浓度生物炭添加下，土壤活性的影响以及对土壤理化的影响和不同生物炭添加量对土壤酶活性的季节性影响。