【摘要】：據(jù)調(diào)查顯示,在現(xiàn)有的中國(guó)耕地中,中低產(chǎn)田占耕地總面積的70%左右。粗放的耕作方式,特別是化肥過(guò)量施用,是造成我國(guó)耕地質(zhì)量退化的重要原因之一�，F(xiàn)階段,我國(guó)的耕地退化面積占耕地總面積的40%以上。因此,急需增加土壤有機(jī)質(zhì)的含量以達(dá)到提高土壤地力的目的。但是,對(duì)于土壤有機(jī)質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)和累積的機(jī)制目前還缺乏理解,所以迫切需要深入理解土壤有機(jī)質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)和累積的機(jī)制,以指導(dǎo)發(fā)展提升土壤有機(jī)質(zhì)含量的合理措施。從全球?qū)用嫔蟻?lái)說(shuō),活性鐵礦物(短程有序礦物)可以保護(hù)大約20%左右的有機(jī)碳,然而土壤中短程有序礦物的調(diào)控機(jī)制仍未有共識(shí)。本論文基于室內(nèi)盆栽實(shí)驗(yàn),研究了叢枝菌根真菌(AMF)、根系和秸稈等要素在促進(jìn)土壤短程有序礦物形成中的重要作用;進(jìn)一步利用室內(nèi)菌礦培養(yǎng)實(shí)驗(yàn),結(jié)合高分辨透射電鏡(HRTEM)和同步輻射紅外顯微成像(SR-FTIR)等技術(shù),初步探討了室內(nèi)菌礦培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中短程有序礦物的生物化學(xué)形成途徑以及機(jī)制。本文的主要研究結(jié)果如下:1)在叢枝菌根真菌、秸稈和根系的不同處理方式的共同作用下,不同土壤的地上部和地下部的生物量出現(xiàn)顯著差異。其中,秸稈可有效增加砂土中的植株地上部生物量,但在粘土中的作用相反。并且不同種類的土壤pH值出現(xiàn)了一定程度的變化,表明叢枝菌根真菌可以通過(guò)吸收銨態(tài)氮和硝態(tài)氮影響土壤pH值。粘土中的總碳、總氮以及碳氮比均最高,說(shuō)明粘土體系加上叢枝菌根真菌、秸稈、根系的共同作用,可顯著提高土壤中的總碳和總氮值。不同土壤類型的可溶性有機(jī)碳(DOC)的累積呈現(xiàn)出了顯著性差異,根系和有機(jī)物可以有效地提升土壤中有機(jī)碳的含量。2)土壤有機(jī)碳與土壤膠體中的可溶性礦質(zhì)元素沒(méi)有顯著的相關(guān)性。然而,不同形態(tài)的礦質(zhì)元素,如短程有序鐵、活性鐵和有機(jī)絡(luò)合態(tài)鐵,與土壤有機(jī)碳呈現(xiàn)顯著的相關(guān)性。同步輻射顯微紅外成像圖譜表明了叢枝菌根真菌表面的碳氮和鐵鋁硅元素的分布情況,較為直觀地表現(xiàn)了礦質(zhì)元素與微生物之間的相互關(guān)系。叢枝菌根真菌和秸稈(碳)的降解以及根系作用能夠促進(jìn)土壤中短程有序礦物的形成。3)室內(nèi)菌礦培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,在培養(yǎng)48h后,煙曲霉(Asperillus fumigatus Z5)菌絲體和培養(yǎng)液中都產(chǎn)生了大量的納米礦物(2-5 nm)。在培養(yǎng)過(guò)程中產(chǎn)生了大量有機(jī)酸,使培養(yǎng)液的pH值降低,從而導(dǎo)致了納米礦物的形成。真菌在生長(zhǎng)的過(guò)程中,能產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物,這些代謝產(chǎn)物對(duì)礦物的晶格有破壞作用,在這一過(guò)程中,納米礦物的含量有明顯的增加。綜上所述,土壤中短程有序礦物能夠促進(jìn)碳的固持,而且土壤中添加的有機(jī)質(zhì)可以促進(jìn)土壤中的非晶形礦物的活化。同時(shí),真菌在短程有序礦物形成過(guò)程中也起到關(guān)鍵作用。
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋ｌ－ｌ．邋Ｔｈｅ邋Ｓｉ－０邋ｔｅｔｒａｈｅｄｒｏｎ逡逑層狀硅酸鹽礦物，如高嶺石，具有二維網(wǎng)格狀延展的Ｓｉ－０四面體骨架，由硅氧逡逑四面體包括３個(gè)角頂連接成二向展平的六方網(wǎng)層，稱四面體片【４１１，如圖１－１。四面體逡逑一側(cè)的活性氧需要大小適宜的陽(yáng)離子來(lái)與之配位，使電荷達(dá)到平衡，并且與氧和羥逡逑基構(gòu)成配位八面體，八面體共棱連接構(gòu)成八面體片［４２］，如圖卜２。四面體片與八面體逡逑片體以活性氧為媒介，，組成層狀硅酸鹽的結(jié)構(gòu)層，粘土礦物主要是由粒徑小于２ｐｍ逡逑３逡逑

——四面體空隙和八面體空隙，這兩類空隙的產(chǎn)逡逑生如圖１－３所示。由圖可見(jiàn)，四面體空隙是由一層三個(gè)球和另一層一個(gè)球組合而成逡逑（如圖１－４）邋［４９￣５１］。因?yàn)樗膫�(gè)球的球心均指向正四面體的頂點(diǎn)，所以這四個(gè)球所包逡逑圍形成的空隙就稱為四面體空隙。八面體空隙是由一層三個(gè)球與另一層三個(gè)球所組逡逑合而成（如圖１－５），因?yàn)榱鶄�(gè)球的球心均指向正八面體的頂點(diǎn)，所以此六個(gè)球所逡逑４逡逑
【學(xué)位授予單位】：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S153.6;S154.3

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本文編號(hào)：2649307