稻田甲烷排放的微生物群落結(jié)構(gòu)組成及活性初步研究.pdf

1、稻田是大氣甲烷排放的重要源。我國(guó)稻谷產(chǎn)量世界第一、水稻種植面積世界第二，稻田甲烷排放不同地區(qū)水稻土的甲烷排放有一定的差異，微生物則是稻田甲烷產(chǎn)生和氧化的生物源，研究我國(guó)稻田甲烷排放的微生物機(jī)制具有重要意義。本論文針對(duì)我國(guó)典型稻田土壤，圍繞稻田甲烷產(chǎn)生和甲烷氧化過程，采用微生物分子生態(tài)學(xué)方法，如聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)、實(shí)時(shí)熒光定量(qPCR)、變性梯度凝膠電泳分子指紋圖譜(DGGE)、克隆文庫和穩(wěn)定性同位素核酸探針等技術(shù)，研究了長(zhǎng)期氮肥

2、施用以及大氣CO2濃度升高下稻田土壤產(chǎn)甲烷古菌的豐度和群落結(jié)構(gòu)變化規(guī)律，進(jìn)一步研究了三種典型稻田土壤甲烷氧化動(dòng)力學(xué)規(guī)律及其微生物作用者，主要研究結(jié)果如下：
　　 1、長(zhǎng)期施用(>22年)無機(jī)有機(jī)混合肥(NPK/OM)導(dǎo)致產(chǎn)甲烷古菌數(shù)量增加，并可能促進(jìn)甲烷八疊球菌的生長(zhǎng)，但產(chǎn)甲烷古菌整體微生物群落組成變化較小。長(zhǎng)期單獨(dú)施用無機(jī)氮肥對(duì)產(chǎn)甲烷古菌群落結(jié)構(gòu)影響較小。
　　 2、大氣CO2濃度升高(FACE)促進(jìn)水稻分蘗期產(chǎn)甲烷古

3、菌數(shù)量的增加，在2009年分蘗期非根際土壤中達(dá)到了顯著性水平，而對(duì)揚(yáng)花期、拔節(jié)期和灌漿期的產(chǎn)甲烷古菌豐度有一定的抑制作用。與根際土壤相比，非根際土壤受到的抑制作用較小。此外，與施用低氮肥相比較，施用高氮肥在一定程度降低了土壤產(chǎn)甲烷古菌的數(shù)量。
　　 3、低甲烷初始濃度(700ug·L-1)條件下，廣東雷州稻田土壤的甲烷氧化速率最小，湖南古市稻田土壤和湖南桃源稻田土壤的甲烷氧化速率較為一致；高濃度甲烷(7000ug·L-1)條件下

4、，湖南古市稻田土壤的甲烷氧化速率最大，廣東雷州和湖南桃源的稻田土壤甲烷氧化速率較為一致。進(jìn)一步采用穩(wěn)定性同位素13C示蹤稻田土壤中甲烷氧化細(xì)菌的核酸DNA結(jié)果表明三種稻田土壤中活性甲烷氧化細(xì)菌種類不同，湖南古市稻田土壤中類型Ⅰ甲烷氧化細(xì)菌占所有甲烷氧化細(xì)菌的77.8％(克隆文庫數(shù)據(jù))；湖南桃源稻田土壤中類型Ⅱ型甲烷氧化細(xì)菌占所有克隆序列的80％；類型Ⅰ甲烷氧化細(xì)菌主導(dǎo)了廣東雷州稻田土壤甲烷氧化。結(jié)果表明類型Ⅰ和類型Ⅱ甲烷氧化細(xì)菌的活性具