東北地區(qū)球囊霉素相關(guān)土壤蛋白含量和組成空間差異及其維持土壤功能的初步研究.pdf

1、球囊霉素相關(guān)土壤蛋白(GRSP)是叢枝菌根真菌(AMF)菌絲分泌的附著有金屬離子的糖蛋白，可以有效地調(diào)節(jié)土壤物理性質(zhì)變化及維持土壤有機(jī)碳、氮平衡等。不同土壤性質(zhì)指標(biāo)和AMF的分泌物GRSP的相關(guān)關(guān)系的研究鮮有報(bào)道，而這些研究卻可以提供一些關(guān)于退化土壤的恢復(fù)策略。因此本研究首先選取楊樹防護(hù)林土壤，主要探討易提取球囊霉素相關(guān)土壤蛋白(EEG)與總球囊霉素相關(guān)土壤蛋白(TG)含量及TG組成成分上的差異變化及產(chǎn)生的原因。其次，選取不同土地利用方

2、式（楊樹人工林、農(nóng)田、原始自然森林）下的土壤，探索TG（含量和組成成分）的差異及其與土壤性質(zhì)的相關(guān)關(guān)系等。最后，通過(guò)總結(jié)分析一些前人關(guān)于GRSP的研究，指明GRSP未來(lái)的研究方向。本研究主要得出以下結(jié)論:
　　(1)楊樹防護(hù)林TG、EEG含量在松嫩平原不同地點(diǎn)（TG最大差異:3.14倍、EEG最大差異:3.95倍）和土層深度（TG最大差異:2.98倍、EEG最大差異:2.58倍）中表現(xiàn)出顯著差異(p＜0.05)。改變GRSP(TG

3、、EEG)含量可以有效地調(diào)節(jié)土壤容重和含水量(p＜0.05)。TG組成成分在不同地點(diǎn)間也存在著明顯的差異，TG在2θ=19.8°時(shí)結(jié)晶，其平均結(jié)晶度為1.08％（差異:2.71倍），平均晶粒尺寸為129.3nm（差異:1.41倍），可劃分出7種官能團(tuán)組（差異:1.12-2.10倍）和7種熒光物質(zhì)（差異:1.18-4.50倍）。土壤pH變化是GRSP和TG組成成分發(fā)生變化（脂肪族的C-H、C-H、-COOH的O-H、Si-O-Si、多糖的

4、C-O官能團(tuán)和相對(duì)結(jié)晶度）的主要原因之一(p＜0.05)。這些數(shù)據(jù)均有助于進(jìn)一步了解GRSP在維持土壤功能中的機(jī)制。
　　(2)楊樹人工林、農(nóng)田、原始自然森林土壤的TG含量與土壤性質(zhì)(SOC、N、pH、EC、容重)顯著相關(guān)（R2=0.41-0.85）(p＜0.05)。TG組成成分中的主要官能團(tuán)、主要熒光物質(zhì)和一些元素也與土壤性質(zhì)顯著相關(guān)(p＜0.05)。楊樹人工林可以有效地降低農(nóng)田土壤EC和容重，特別是土壤EC已經(jīng)趨近恢復(fù)到原始自

5、然森林土壤的水平(p＜0.05)。但是，在TG含量變化上，原始自然林土壤的TG含量分別是楊樹人工林和農(nóng)田的2.35倍和2.56倍(p＜0.05)。在TG組成成分變化上，原始自然森林GRSP中的類色氨酸、類富里酸、官能團(tuán)(脂肪族的C-H、C-O、-COOH的O-H、OH結(jié)構(gòu)的O-H)、元素(Al、O、Si、C、Ca、N)的相對(duì)含量顯著高于或低于楊樹人工林和退化的農(nóng)田對(duì)應(yīng)的TG組成成分(p＜0.05)，而楊樹人工林和退化的農(nóng)田的TG組成成分

6、則沒有顯著差異(p＞0.05)。因此，雖然GRSP可以顯著改善土壤理化性質(zhì)，但是在退化農(nóng)田上再造林并不能顯著改善GRSP含量和組成成分，30年時(shí)間的再造林去恢復(fù)退化GRSP的含量和組成成分仍然不夠，若要恢復(fù)到自然森林土壤GRSP水平仍然需要更長(zhǎng)的時(shí)間。
　　(3)綜合大量關(guān)于GRSP的研究，發(fā)現(xiàn)不同土地利用方式GRSP含量存在差異。EEG平均含量:森林(1.95g/kg)＞農(nóng)田（1.89g/kg）＞草地（灌木）（0.75g/kg）

7、，TG平均含量:農(nóng)田(3.54g/kg)＞森林(3.47g/kg)＞草地（灌木）(1.81g/kg)。而且，TG含量和EEG含量呈顯著正相關(guān)關(guān)系。另外，GRSP(TG、EEG)含量可以顯著地調(diào)節(jié)SOC、N、容重、團(tuán)聚體穩(wěn)定性(p＜0.05)。對(duì)于TG組成成分，綜合許多學(xué)者及我們的研究發(fā)現(xiàn)TG主要由糖基蛋白、芳香族化合物、羧基化合物、碳水化合物、脂肪族化合物、腐殖質(zhì)、氨基酸、和一些元素(如C、N、O、H、Si、Fe、Cr)等物質(zhì)組成。而T