本文關(guān)鍵詞：吉林西部鹽堿農(nóng)田土壤酶和微生物對(duì)有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳變化的作用研究　出處：《吉林大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：土壤碳庫(kù)是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最大的碳庫(kù),其微小的變化對(duì)全球氣候變化有深刻的影響。土壤有機(jī)碳庫(kù)和無(wú)機(jī)碳庫(kù)均為土壤碳庫(kù)的重要組成部分,目前,土壤碳循環(huán)研究主要集中于土壤有機(jī)碳,較少考慮無(wú)機(jī)碳的效應(yīng)。土壤微生物是碳循環(huán)的重要驅(qū)動(dòng)力,土壤酶反映土壤中養(yǎng)分的轉(zhuǎn)化能力。在半干旱半濕潤(rùn)氣候條件和以鹽堿土為特征的特殊土壤環(huán)境下,微生物和土壤酶對(duì)土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳含量變化的作用是土壤碳循環(huán)研究的新問(wèn)題。吉林西部是世界三大鹽堿地集中分布區(qū)之一,是全球氣候變化和碳循環(huán)研究的重要地區(qū)。本研究以該區(qū)鹽堿農(nóng)田土壤為研究對(duì)象,將野外樣品采集和實(shí)驗(yàn)室測(cè)試相結(jié)合,采用環(huán)境監(jiān)測(cè)、分子生物學(xué)技術(shù)、統(tǒng)計(jì)分析和模型構(gòu)建等方法,揭示土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳含量的變化規(guī)律,剖析土壤酶活性及微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)的變化特征,探究土壤酶和微生物對(duì)有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳變化的作用。研究結(jié)果表明:1、鹽堿水田土壤有機(jī)碳含量在幼苗期和分蘗期減少,在抽穗期增加,在成熟期減少;鹽堿旱田土壤有機(jī)碳含量在幼苗期和拔節(jié)期增加,在抽穗期和成熟期減少。水田土壤無(wú)機(jī)碳含量在幼苗期和分蘗期增加,在抽穗期減少,在成熟期增加;旱田土壤無(wú)機(jī)碳含量在幼苗期和拔節(jié)期減少,在抽穗期和成熟期增加。鹽堿農(nóng)田土壤有機(jī)碳含量隨剖面深度的增加而減少,無(wú)機(jī)碳含量隨剖面深度的增加而增加。壤土的有機(jī)碳含量最大,粉砂質(zhì)壤土的無(wú)機(jī)碳含量最大。2、鹽堿水田土壤過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和淀粉酶活性在抽穗期達(dá)到最大值,鹽堿旱田土壤過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶和淀粉酶活性在拔節(jié)期達(dá)到最大值。農(nóng)田土壤β-葡萄糖苷酶活性在成熟期達(dá)到最大值。農(nóng)田表土層的過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶、β-葡萄糖苷酶和淀粉酶活性大于心土層,二者有顯著差異。3、鹽堿農(nóng)田微生物總量相對(duì)較少,細(xì)菌數(shù)量占主導(dǎo)地位。水田土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量在幼苗期和分蘗期較低,在抽穗期增加,在成熟期減少;旱田土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量在幼苗期和拔節(jié)期增加,在抽穗期和成熟期略有減少。鹽堿農(nóng)田表土層土壤細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量大于心土層,二者有顯著差異。旱田的細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量均大于水田。4、土壤細(xì)菌和放線菌豐度在幼苗期和分蘗期(拔節(jié)期)較小,在抽穗期達(dá)到最大,在成熟期趨于穩(wěn)定。在作物生長(zhǎng)期,不同菌種有明顯的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律。鹽堿農(nóng)田土壤的群落多樣性在成熟期最大,分蘗期(拔節(jié)期)最小。在成熟期、抽穗期和幼苗期,農(nóng)田土壤微生物物種豐度均較高,在抽穗期和幼苗期,農(nóng)田土壤物種分布均勻。成熟期和抽穗期農(nóng)田菌群的相似度較高,分蘗期(拔節(jié)期)菌群與其他生長(zhǎng)時(shí)期差異較大。鹽堿水田和旱田的優(yōu)勢(shì)序列均為變形菌門(mén),而表土層和心土層的次優(yōu)勢(shì)序列有所差異。砂質(zhì)壤土水田的物種豐度最高,粉砂質(zhì)壤土旱田的物種豐度較高。粉砂質(zhì)壤土和砂質(zhì)壤土水田的菌群相似度較高,砂質(zhì)壤土和壤土旱田的菌群相似度較高。農(nóng)田心土層土壤的群落多樣性相對(duì)較大,物種分布相對(duì)較均勻。鹽堿農(nóng)田土壤中的功能菌對(duì)碳轉(zhuǎn)化起著關(guān)鍵作用,包括黃單胞菌目、梭菌目、噬纖維菌科、生絲微菌科、黃桿菌屬、假單胞菌屬、弧菌屬、溶桿菌屬、鞘氨醇單胞菌屬、芽孢桿菌屬、節(jié)桿菌屬和光合細(xì)菌等。5、鹽堿農(nóng)田土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳含量呈顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系。農(nóng)田土壤有機(jī)碳含量與蔗糖酶、淀粉酶、過(guò)氧化氫酶、β-葡萄糖苷酶活性及細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量呈顯著正相關(guān)關(guān)系,水田土壤無(wú)機(jī)碳含量與蔗糖酶、淀粉酶、過(guò)氧化氫酶、β-葡萄糖苷酶活性及細(xì)菌、真菌和放線菌數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系,旱田土壤無(wú)機(jī)碳含量與蔗糖酶、淀粉酶、過(guò)氧化氫酶、β-葡萄糖苷酶活性和真菌數(shù)量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系�；貧w分析表明,水田土壤淀粉酶、細(xì)菌和蔗糖酶對(duì)土壤有機(jī)碳起到較大作用,旱田土壤蔗糖酶、真菌和β-葡萄糖苷酶對(duì)土壤有機(jī)碳起到較大作用,農(nóng)田土壤過(guò)氧化氫酶對(duì)土壤無(wú)機(jī)碳起到較大作用。主成分分析表明細(xì)菌、真菌、放線菌、淀粉酶、蔗糖酶、過(guò)氧化氫酶、β-葡萄糖苷酶均為鹽堿農(nóng)田土壤碳的主要影響因素。以往研究主要集中于土壤有機(jī)碳,本文將土壤無(wú)機(jī)碳納入鹽堿土區(qū)碳循環(huán)研究,剖析鹽堿脅迫下土壤酶和微生物對(duì)土壤有機(jī)碳和無(wú)機(jī)碳變化的作用,采用分子生物學(xué)技術(shù)探究功能菌群對(duì)土壤碳變化的作用是一種新的嘗試。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S154

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