氣候變化背景下土壤微生物群落對干旱和大氣CO2倍增的響應.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)與轉化、能量流動的過程中具有顯著影響作用。本研究以苗期大豆(豫豆19)為試驗植物，通過短期室內(nèi)培養(yǎng)實驗，設置了三種土壤水分梯度(80％，60％，40％WHC)和兩種CO2濃度(350ppm，700ppm)，對環(huán)境因素控制條件下土壤微生物量和活性、土壤微生物群落結構和功能多樣性的變化進行研究，探討了土壤微生物對模擬氣候變化（干旱和大氣CO2倍增）

2、的響應規(guī)律，以期為探究土壤微生物增強或削弱全球氣候變化后果的可能性提供新的思路。得到主要結論如下:
　　(1)分析大豆生長對干旱脅迫和大氣CO2倍增的響應及其對土壤微生物的影響，結果表明:大氣CO2倍增顯著促進植物光合作用，能在一定范圍內(nèi)緩解和彌補干旱脅迫對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微生物群落的負面影響，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倍增促進植物向根系分配更多碳同化產(chǎn)物。
　　(2)分析土壤基質(zhì)對干旱和大氣CO2倍增的響應及其對土壤微生物的影響，結果表明:干旱脅迫導致土壤可溶性有機碳含量顯著增加，CO2倍增對土壤可溶性有機碳含量無顯著影響。CO2倍增導致碳輸入增加，氮素可利用性減少，土壤碳氮比增加。土壤水分對土壤碳氮比無明顯影響，且與大氣CO2濃度無交互作用。
　　(3)對干旱

4、和大氣CO2倍增條件下土壤微生物量及其活性進行分析，結果表明:大氣CO2倍增對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。干旱脅迫對土壤微生物生物量碳含量有顯著負面影響。重度干旱時，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植物產(chǎn)生某種根系分泌物，抑制微生物生長。CO2倍增能夠促進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加速土壤有機質(zhì)降解，加快土壤碳庫周轉速率，對氣候變化產(chǎn)生

5、負面影響。干旱脅迫導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，在一定程度上減緩土壤碳庫周轉速率。
　　(4)采用PCR-DGGE技術研究土壤細菌和真菌群落遺傳多樣性對干旱脅迫和CO2倍增的響應，結果表明:對DGGE圖譜條帶進行識別分析表明，CO2倍增對植物根際和非根際土壤微生物群落結構產(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微生物群落結構均無顯著影響。通過計算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，降低細菌群落多樣性，對真菌群落多樣性則無顯著影響。真菌較細菌更易適應干旱脅迫。
　　(5)采用BIOLOG技術研究土壤微生物群落功能多樣性對干旱脅迫和CO2倍增的響應，結果表明:干旱脅迫明顯抑制了土