本文選題：水稻土　切入點：微生物　出處：《浙江大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：稻田作為一種獨特的人工濕地系統(tǒng),干濕交替頻繁,研究稻田土壤碳氮周轉與微生物群落結構及活性之間的聯(lián)系機制在微生物固碳和水稻增產上都具有重要意義�；赑LFA-SIP(磷脂脂肪酸-穩(wěn)定同位素標記)及MicroRespTM、高通量測序等技術,本文先研究了保存條件對淹水和控水水稻土微生物活性和群落結構的影響,然后分析了秸稈、黑炭、尿素-C、CO2和根系分泌物對水稻微生物的影響,主要研究如下：通過對水稻土進行預培養(yǎng)維持淹水和控水(60%土壤持水量)兩種水分條件。并在以不同方式保存之后測定其生化指標。結果顯示,NO3-濃度在各處理均顯著增加,除了淹水土壤4℃保存樣品外,總PLFA量未發(fā)生顯著變化�？厮幚硗寥辣４�30天后,NH4+濃度和基礎呼吸增加但再培養(yǎng)7天后又恢復到保存前水平；而淹水NH4+濃度和基礎呼吸受保存影響極小。各保存條件都影響了土壤的微生物群落功能結構,而對微生物群落結構無影響。淹水水稻土的微生物a多樣性顯著高于控水土壤,保存主要增加了淹水土壤的物種豐富度,而促進了控水土壤的物種均一性,根據細菌門和綱的結果,淹水土壤的微生物群落受保存影響更大。將水稻土中添加0.2%(w/w)秸稈、1%秸稈、0.5%黑炭、2.5%黑炭進行水稻盆栽實驗,研究土壤碳氮轉化及微生物代謝圖譜的變化。結果顯示,秸稈和黑炭均能影響土壤碳氮周轉,提高水稻產量；MicrorespTM方法檢測的微生物代謝圖譜表明,添加秸稈和黑炭后微生物對丙氨酸、葡萄糖、果糖和原兒茶酸的代謝量隨黑炭和秸稈的添加量而增加。總之,黑炭比秸稈更能增加水稻產量,而秸稈對微生物量碳及凈碳礦化的影響顯著高于黑炭,添加含量相對較高的黑炭比秸稈直接還田更有利于水稻增產和土壤有機碳積累。選取四種從pH3.9到7.8的農田土壤并分別施用13C標記的尿素。結果顯示,尿素在施用2h后就發(fā)生了降解,3天后除高濃度尿素處理的潮土(pH 7.8)外,土壤中僅殘存不到2%的尿素-C。主成分分析表明,尿素和培養(yǎng)時間對微生物群落組成的影響遠小于四種由于土壤理化性質不同而導致的差異,土壤的第二組成分值與pH值存在顯著的相關性。尿素-13C在微生物的富集率隨pH增加而增加,這可能與pH增加,無機碳向HCO3-轉化有關。標記圖譜表明微生物對尿素-13C的利用不僅受土壤pH的影響,而且還與土地利用方式有關。不同的微生物固碳途徑對無機碳的利用形式有差別,選取了六種的水稻土進行13CO2的培養(yǎng)實驗。結果顯示,土壤中13C的持留量與土壤pH顯著相關并會隨著培養(yǎng)時間的增加而增加,但土壤微生物總PLFA-C并不受培養(yǎng)時間的影響且與土壤有機碳呈顯著相關。相關性分析同樣顯示土壤微生物群落結構受土壤pH的影響,而PLFA標記分布則受土壤有機碳的影響,PLFA的標記比例也與土壤有機碳呈負相關。有機碳含量低的土壤吸收13C的PLFA更為集中,而有機碳含量高的土壤同化13C的PLFA種類相對較多。因此,土壤微生物對無機碳的利用受土壤pH、有機碳含量、微生物種群等多種性質的綜合影響。為研究氮肥對微生物利用根系分泌物的影響,選取三種施氮水平(0、100、200 mg kg-1 N)種植水稻并進行13C02連續(xù)標記。一方面,N增加了水稻生物量和水稻莖、根及相應土壤的δ13C值,但對微生物量及微生物群落結構影響不顯著；另一方面,種植水稻顯著增加微生物生物量和改變微生物群落結構。未種植物的土壤13C標記的PLFA含量很低且在施氮和未施氮處理間沒有差異；對于種植水稻的處理,N的應用顯著促進了總13C標記量,同時,改變了標記PLFA圖譜。結果表明N的影響主要是由于促進了植物生物量并相應增加了根系分泌物所導致。真菌和革蘭氏陰性細菌是主要利用水稻根系分泌物的微生物。
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【學位授予單位】：浙江大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：S154.3;S511

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本文編號：1641190