大氣二氧化碳（CO₂）濃度升高促進(jìn)植物的光合作用過(guò)程,并改變植物光合同化碳向土壤中釋放的質(zhì)和量。在根際,根系脫落物為土壤微生物提供基礎(chǔ)的養(yǎng)分和能量來(lái)源,高CO₂濃度條件下根際及根系沉積物數(shù)量和質(zhì)量的改變會(huì)相應(yīng)影響到土壤微生物的活性、群落結(jié)構(gòu)及功能。還田的秸稈在土壤微生物的作用下進(jìn)行分解礦化,CO₂濃度升高導(dǎo)致植物殘?bào)w內(nèi)物質(zhì)組成發(fā)生相應(yīng)的改變,繼而引起參與降解殘?bào)w微生物群落結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。鑒于土壤微生物在影響土壤養(yǎng)分循環(huán)方面的關(guān)鍵作用,大氣CO₂濃度升高條件下參與植物光合同化碳轉(zhuǎn)化的土壤微生物將很大程度上影響未來(lái)氣候變化條件下土壤碳庫(kù)的穩(wěn)定性。本論文旨在揭示大氣CO₂濃度升高對(duì)作物光合碳在黑土中的轉(zhuǎn)化過(guò)程及與之相關(guān)的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征的影響。研究采用¹³C穩(wěn)定同位素示蹤技術(shù)結(jié)合Illumina高通量測(cè)序技術(shù)解析參與大豆光合碳轉(zhuǎn)化的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征,明確不同CO₂濃度條件下利用大豆光合碳的根際細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)及多樣性差異。利用成熟后的作物秸稈在... 

【文章來(lái)源】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)吉林省

【文章頁(yè)數(shù)】：118 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 選題背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展
        1.2.1 CO_2濃度升高對(duì)植物生育期內(nèi)光合碳在土壤中轉(zhuǎn)化的影響
        1.2.2 CO_2濃度升高對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)的影響
        1.2.3 微生物在植物殘?bào)w降解中的作用
        1.2.4 穩(wěn)定性碳同位素技術(shù)在植物土壤系統(tǒng)碳循環(huán)中的應(yīng)用
    1.3 研究?jī)?nèi)容
        1.3.1 CO_2濃度升高影響參與大豆光合碳轉(zhuǎn)化的根際微生物分子生態(tài)特征
        1.3.2 CO_2濃度升高下的大豆秸稈還田對(duì)黑土顆粒有機(jī)碳庫(kù)的影響
        1.3.3 CO_2濃度升高對(duì)參與大豆莖稈腐解的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響
        1.3.4 CO_2濃度升高下的小麥秸稈還田對(duì)黑土顆粒有機(jī)碳庫(kù)的影響
        1.3.5 CO_2濃度升高下的小麥秸稈還田對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征的影響.
    1.4 技術(shù)路線
    1.5 論文創(chuàng)新點(diǎn)
第2章 CO_2濃度升高影響參與大豆光合碳轉(zhuǎn)化的根際微生物分子生態(tài)特征
    2.1 材料與方法
        2.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        2.1.2 試驗(yàn)土壤
        2.1.3 大豆生長(zhǎng)管理
        2.1.4 ~(13)CO_2標(biāo)記及取樣
        2.1.5 土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量的測(cè)定
        2.1.6 土壤MBC和DOC含量的測(cè)定
        2.1.7 土壤DNA提取及DNA-SIP
        2.1.8 高通量測(cè)序及數(shù)據(jù)分析
        2.1.9 差異顯著性比較
    2.2 結(jié)果與分析
        2.2.1 大豆生物量和根際土壤生物化學(xué)性質(zhì)
        2.2.2 ~(13)C-DNA的分層
        2.2.3 ~(13)C-DNA組分中的細(xì)菌群落組成
        2.2.4 ~(13)C-DNA組分中的菌屬對(duì)CO_2濃度升高的響應(yīng)
    2.3 討論
    2.4 小結(jié)
第3章 CO_2濃度升高下的大豆秸稈還田對(duì)黑土顆粒有機(jī)碳庫(kù)的影響
    3.1 材料與方法
        3.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)及OTC生長(zhǎng)室
        3.1.2 試驗(yàn)土壤
        3.1.3 大豆品種
        3.1.4 取樣及土壤顆粒有機(jī)碳分組
        3.1.5 計(jì)算與數(shù)理統(tǒng)計(jì)
    3.2 結(jié)果與分析
        3.2.1 CO_2濃度升高下秸稈還田對(duì)大豆產(chǎn)量的影響
        3.2.2 CO_2濃度升高下秸稈還田對(duì)土壤全碳、全氮含量的影響
        3.2.3 CO_2濃度升高對(duì)土壤顆粒有機(jī)碳庫(kù)中碳含量的影響
        3.2.4 CO_2濃度升高對(duì)土壤顆粒有機(jī)碳庫(kù)中氮含量的影響
    3.3 討論
    3.4 小結(jié)
第4章 CO_2濃度升高對(duì)參與大豆莖稈腐解的細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響
    4.1 材料與方法
        4.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        4.1.2 試驗(yàn)土壤與作物材料
        4.1.3 土壤培養(yǎng)與試驗(yàn)裝置
        4.1.4 土壤DNA提取及DNA-SIP
        4.1.5 高通量測(cè)序及數(shù)據(jù)分析
    4.2 結(jié)果與分析
        4.2.1 高CO_2濃度對(duì)細(xì)菌群落多樣性總體影響
        4.2.2 土壤細(xì)菌群落分布隨殘?bào)w和培養(yǎng)時(shí)期的總體變化規(guī)律
        4.2.3 高CO_2濃度對(duì)土壤細(xì)菌整體群落結(jié)構(gòu)的影響規(guī)律
        4.2.4 高CO_2濃度對(duì)利用殘?bào)w碳的土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的影響
    4.3 討論
    4.4 小結(jié)
第5章 CO_2濃度升高下的小麥殘?bào)w還田對(duì)黑土顆粒有機(jī)碳的影響
    5.1 材料與方法
        5.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        5.1.2 試驗(yàn)土壤與作物材料
        5.1.3 試驗(yàn)裝置與土壤培養(yǎng)
        5.1.4 土壤呼吸測(cè)定方法
        5.1.5 土壤顆粒有機(jī)碳分組
        5.1.6 計(jì)算與數(shù)理統(tǒng)計(jì)
    5.2 結(jié)果與分析
        5.2.1 土壤全C含量和生物化學(xué)性質(zhì)的變化
        5.2.2 土壤累積呼吸隨時(shí)期變化過(guò)程
        5.2.3 土壤顆粒有機(jī)碳各組分中有機(jī)碳和殘?bào)w碳含量變化
    5.3 討論
    5.4 小結(jié)
第6章 CO_2濃度升高下的小麥秸稈還田對(duì)土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)特征的影響
    6.1 材料與方法
        6.1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
        6.1.2 試驗(yàn)土壤與作物材料
        6.1.3 試驗(yàn)裝置與土壤培養(yǎng)
        6.1.4 土壤DNA提取和實(shí)時(shí)熒光定量PCR
        6.1.5 高通量測(cè)序及數(shù)據(jù)分析
        6.1.6 計(jì)算與數(shù)理統(tǒng)計(jì)
    6.2 結(jié)果與分析
        6.2.1 土壤細(xì)菌16SrRNA拷貝數(shù)動(dòng)態(tài)變化規(guī)律
        6.2.2 土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)總體變化
        6.2.3 土壤細(xì)菌群落與土壤環(huán)境因子間相關(guān)分析
        6.2.4 不同秸稈添加處理中細(xì)菌群落的分布
    6.3 討論
    6.4 小結(jié)
第7章 結(jié)論與展望
    7.1 研究結(jié)論
    7.2 本研究的不足之處
    7.3 研究展望
參考文獻(xiàn)
附錄
致謝
作者簡(jiǎn)歷及攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文與研究成果


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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[2]黑土區(qū)水稻土水穩(wěn)性團(tuán)聚體有機(jī)碳及其顆粒有機(jī)碳的分布特征[J]. 徐文靜,叢耀輝,張玉玲,段鵬鵬,范慶鋒,張玉龍.  水土保持學(xué)報(bào). 2016(04)
[3]大豆新品種東生7號(hào)的特征特性及栽培技術(shù)[J]. 劉立巖.  農(nóng)村實(shí)用科技信息. 2014(10)
[4]不同施氮量下水稻分蘗期光合碳向土壤碳庫(kù)的輸入及其分配的量化研究:13C連續(xù)標(biāo)記法[J]. 譚立敏,吳昊,李卉,周萍,李科林,王久榮,葛體達(dá),袁紅朝,吳金水.  環(huán)境科學(xué). 2014(05)
[5]秸稈添加對(duì)土壤有機(jī)碳庫(kù)分解轉(zhuǎn)化和組成的影響[J]. 夏海勇,王凱榮,趙慶雷,張正.  中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào). 2014(04)
[6]土壤活性有機(jī)碳分組及測(cè)定方法[J]. 胡海清,陸昕,孫龍.  森林工程. 2012(05)
[7]不同有機(jī)物料還田對(duì)東北黑土活性有機(jī)碳的影響[J]. 梁堯,韓曉增,宋春,李海波.  中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué). 2011(17)
[8]長(zhǎng)期施肥對(duì)小麥-玉米作物系統(tǒng)土壤顆粒有機(jī)碳和氮的影響[J]. 龔偉,顏曉元,蔡祖聰,王景燕,胡庭興,宮淵波,冉華.  應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào). 2008(11)
[9]利用方式對(duì)紫色水稻土有機(jī)碳與顆粒態(tài)有機(jī)碳的影響[J]. 黃雪夏,唐曉紅,魏朝富,謝德體.  生態(tài)環(huán)境. 2007(04)
[10]壟作免耕下紫色水稻土有機(jī)碳的分布特征[J]. 唐曉紅,邵景安,黃雪夏,魏朝富,謝德體,潘根興.  土壤學(xué)報(bào). 2007(02)

碩士論文
[1]小麥和玉米植株殘?bào)w及其生物炭腐解對(duì)土壤碳氮含量的影響[D]. 把余玲.西北農(nóng)林科技大學(xué) 2013



本文編號(hào)：3645488