淹水和好氣條件下土壤有機(jī)碳的礦化特征及其微生物機(jī)制.pdf

1、土壤有機(jī)碳是土壤重要組成成分，其含量的高低對(duì)保持土壤肥力和調(diào)控大氣中CO2濃度具有重要影響。土壤有機(jī)碳的礦化有利于土壤養(yǎng)分的釋放，對(duì)作物高產(chǎn)具有促進(jìn)作用，但不利于土壤地力的維持，并且還會(huì)增加大氣中CO2的濃度，對(duì)全球氣候的變化具有重要影響。目前對(duì)土壤有機(jī)碳的礦化的研究大多集中在外加物料上，忽略了土壤本身有機(jī)碳礦化，對(duì)礦化過程中有機(jī)碳化學(xué)結(jié)構(gòu)變化和微生物學(xué)機(jī)制的研究還較少。本文通過室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，利用Biolog生態(tài)板、16S高通量測(cè)序技術(shù)

2、以及NMR固態(tài)核磁技術(shù)研究了土壤有機(jī)碳在淹水和好氣條件下的礦化規(guī)律，分析了土壤有機(jī)碳礦化過程中土壤有機(jī)質(zhì)化學(xué)結(jié)構(gòu)和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的變化特征，探究了土壤有機(jī)碳化學(xué)結(jié)構(gòu)與微生物群落結(jié)構(gòu)之間的耦合關(guān)系，結(jié)果顯示::
　　(1)經(jīng)過360d的培養(yǎng)，淹水條件下土壤總有機(jī)碳下降8.68％，而在好氣條件下土壤總有機(jī)碳下降6.23％。土壤水溶性有機(jī)碳在淹水條件下的含量顯著高于其在好氣條件下的含量(p＜0.05）。土壤有機(jī)碳礦化過程的一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程表

3、明淹水條件下土壤有機(jī)碳的礦化速率常數(shù)為0.0095，顯著高于其在好氣條件下的礦化速率常數(shù)(0.0075)。
　　(2)土壤有機(jī)碳的化學(xué)結(jié)構(gòu)在淹水和好氣條件下存在明顯差異。淹水條件提高了土壤有機(jī)碳中烷基碳的相對(duì)含量，而好氣條件提高了羰基碳的相對(duì)含量，淹水條件下有較多的烷氧碳被礦化。淹水條件下土壤有機(jī)碳的芳香度，烷基碳/烷氧碳以及親水性/疏水性都高于好氣條件，表明淹水條件下土壤有機(jī)碳的活性組分被礦化為難降解組分，提高了土壤有機(jī)碳的穩(wěn)定

4、程度。
　　(3)淹水培養(yǎng)條件下，土壤微生物96h的平均光密度值(AWCD96h)在0-15d顯著低于其在好氣培養(yǎng)條件下的AWCD96h值，在30-60d二者差異不顯著，而在60-360d顯著高于其在好氣培養(yǎng)條件下AWCD96h值(p＜0.05)的規(guī)律。進(jìn)一步分析不同種類碳源的利用特征發(fā)現(xiàn)，淹水條件下土壤微生物初期(0-15d)主要利用氨基酸類碳源，逐漸演變?yōu)槔梅铀犷?30-60d)和氨基酸類碳源(180-360d);而在好氣培

5、養(yǎng)條件下，則逐漸演替為主要利用多聚物類碳源(60-360d)。
　　(4)16S高通量測(cè)序結(jié)果表明，與好氣培養(yǎng)條件相比，淹水條件顯著提高了土壤細(xì)菌的Shannon指數(shù)和Eveness指數(shù)。淹水和好氣條件下土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)朝不同方向演替，淹水條件下培養(yǎng)180d和360d的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似，而好氣條件下培養(yǎng)180d和360d的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似，但淹水和好氣條件培養(yǎng)至180d和360d的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)明顯不同。淹水條

6、件下主要以黃單胞菌科(Xanthomonadaceae、)，噬纖維素菌科(Cytophagaceae)，Candidatus Nitrososphaera屬，紅螺菌科（Rhodospirillaceae）為主，而好氣條件下則主要以Kaistobacter，Gaiellaceae，Ellin6067，Chitinophagaceae，Ellin5301等細(xì)菌為主。
　　(5)淹水條件下提高了土壤可溶性有機(jī)碳的含量和土壤微生物的活性，