氣候變化背景下土壤微生物群落對(duì)干旱和大氣CO2倍增的響應(yīng).pdf

1、土壤微生物在陸地生態(tài)系統(tǒng)中具有重要作用，是生物地化循環(huán)中最核心的環(huán)節(jié)，在土壤生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與轉(zhuǎn)化、能量流動(dòng)的過程中具有顯著影響作用。本研究以苗期大豆(豫豆19)為試驗(yàn)植物，通過短期室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，設(shè)置了三種土壤水分梯度(80％，60％，40％WHC)和兩種CO2濃度(350ppm，700ppm)，對(duì)環(huán)境因素控制條件下土壤微生物量和活性、土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和功能多樣性的變化進(jìn)行研究，探討了土壤微生物對(duì)模擬氣候變化（干旱和大氣CO2倍增）

2、的響應(yīng)規(guī)律，以期為探究土壤微生物增強(qiáng)或削弱全球氣候變化后果的可能性提供新的思路。得到主要結(jié)論如下:
　　(1)分析大豆生長(zhǎng)對(duì)干旱脅迫和大氣CO2倍增的響應(yīng)及其對(duì)土壤微生物的影響，結(jié)果表明:大氣CO2倍增顯著促進(jìn)植物光合作用，能在一定范圍內(nèi)緩解和彌補(bǔ)干旱脅迫對(duì)植物光合作用的抑制。通過調(diào)節(jié)氣孔，CO2倍增抑制植物蒸騰作用，提高植物水分利用率，在一定程度上緩和干旱對(duì)微生物群落的負(fù)面影響，提高土壤微生物水分利用程度。CO2倍增趨于提高大豆

3、根系生物量，對(duì)地上部生物量沒有顯著影響，主要是受土壤氮素制約。干旱脅迫和CO2倍增促進(jìn)植物向根系分配更多碳同化產(chǎn)物。
　　(2)分析土壤基質(zhì)對(duì)干旱和大氣CO2倍增的響應(yīng)及其對(duì)土壤微生物的影響，結(jié)果表明:干旱脅迫導(dǎo)致土壤可溶性有機(jī)碳含量顯著增加，CO2倍增對(duì)土壤可溶性有機(jī)碳含量無顯著影響。CO2倍增導(dǎo)致碳輸入增加，氮素可利用性減少，土壤碳氮比增加。土壤水分對(duì)土壤碳氮比無明顯影響，且與大氣CO2濃度無交互作用。
　　(3)對(duì)干旱

4、和大氣CO2倍增條件下土壤微生物量及其活性進(jìn)行分析，結(jié)果表明:大氣CO2倍增對(duì)土壤微生物生物量碳含量無顯著影響，養(yǎng)分限制可能是主要原因。干旱脅迫對(duì)土壤微生物生物量碳含量有顯著負(fù)面影響。重度干旱時(shí)，植物碳輸入反而加劇干旱脅迫，這可能是由于重度干旱誘導(dǎo)植物產(chǎn)生某種根系分泌物，抑制微生物生長(zhǎng)。CO2倍增能夠促進(jìn)土壤蔗糖酶活和過氧化氫酶活，較顯著地提高土壤微生物活性。土壤酶活的提高很可能會(huì)加速土壤有機(jī)質(zhì)降解，加快土壤碳庫周轉(zhuǎn)速率，對(duì)氣候變化產(chǎn)生

5、負(fù)面影響。干旱脅迫導(dǎo)致土壤蔗糖酶和過氧化氫酶活性顯著降低，抑制土壤微生物活性，在一定程度上減緩?fù)寥捞紟熘苻D(zhuǎn)速率。
　　(4)采用PCR-DGGE技術(shù)研究土壤細(xì)菌和真菌群落遺傳多樣性對(duì)干旱脅迫和CO2倍增的響應(yīng)，結(jié)果表明:對(duì)DGGE圖譜條帶進(jìn)行識(shí)別分析表明，CO2倍增對(duì)植物根際和非根際土壤微生物群落結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了一定影響，出現(xiàn)了部分新增物種或是原有微生物數(shù)量更加豐富，部分物種表現(xiàn)為數(shù)量減少或消失，但群落中的大部分主要物種未受影響。干旱脅

6、迫及兩者交互作用對(duì)微生物群落結(jié)構(gòu)均無顯著影響。通過計(jì)算Shannon指數(shù)、Pielou指數(shù)、Simpson指數(shù)和McIntonsh指數(shù)等四種多樣性指數(shù)表明，CO2倍增對(duì)土壤微生物多樣性影響較小。干旱脅迫主要影響微生物群落豐富度和均勻度，降低細(xì)菌群落多樣性，對(duì)真菌群落多樣性則無顯著影響。真菌較細(xì)菌更易適應(yīng)干旱脅迫。
　　(5)采用BIOLOG技術(shù)研究土壤微生物群落功能多樣性對(duì)干旱脅迫和CO2倍增的響應(yīng)，結(jié)果表明:干旱脅迫明顯抑制了土