土壤微生物对土壤有机质分解的影响 ——基于中国北方典型森林、草原的研究

论文摘要

土壤微生物呼吸是一生物过程并受环境因素影响,表现为土壤微生物呼吸速率的升高或降低,进而导致碳释放量的增加或减少。但这是一个快速变化的过程,基于过去对土壤微生物呼吸测试方法认知的有限性,无法捕捉到这个过程,因此土壤微生物是如何应对环境变化不能做一个系统深入的解释,这个过程导致土壤碳库短时间内碳输出量增加。过去,人们只集中于研究土壤呼吸波动的影响因子,但是产生脉冲效应后又恢复的这个过程依靠传统的同位素技术方法无法捕捉到,并且只能通过最终响应结果进行相关的推测,针对土壤微生物呼吸存在的以上两个问题,本文做出了如下的实验设计:实验1选取欧亚草原部分地区:内蒙古草原,具有天然的降水梯度的并包括三种草原类型。本研究测试土壤基本理化性质、土壤呼吸速率、土壤微生物等20多项指标,全面揭示影响欧亚草原地区土壤微生物代谢熵变化空间格局及主控因子。实验2选取中国北方暖温带针阔混交林（东灵山）作为研究样地,根据样地年平均温度,设置了 7℃、10℃、15℃、20℃、25℃五个温度梯度,运用自主研发的全自动变温土壤微生物呼吸δ13C连续测定装置测定土壤呼吸速率和δ13C值,以全新的技术方法探究土壤微生物对不同碳源利用分配策略以及温度对这个过程的影响。实验1结果显示:代谢熵随着降雨增加而下降（r=-0.69）,随着温度上升而上升（r=0.48）。通过结构方程模型发现,降雨解释土壤微生物代谢熵56%的变异,温度解释土壤微生物代谢熵26%的变异,因此降雨是驱动欧亚草原土壤微生物代谢熵变化的主控因子,温度次之。通过本研究,发现欧亚草原地区土壤微生物代谢熵随着降雨增加而下降,由此可见不同地理单元代谢熵空间格局及控制机制可能各不相同,不同区域存在的地理差异应该被重视。实验2结果显示:土壤微生物总呼吸（Rt）,葡萄糖呼吸（Rg）,土壤有机质呼吸（Rs）都随着温度的上升而上升,7℃下土壤微生物总呼吸速率、葡萄糖呼吸速率、有机质呼吸速率在48 h内未达到稳定;25℃下土壤微生物呼吸速率趋于稳定的时间最短,趋于稳定的土壤微生物总呼吸速率为57.0μgCg-1soild-1,葡萄糖呼吸速率为2.6μgCg-1soild-1,有机质呼吸为51.6 μgCg-1soil d-1;通过本研究发现,当土壤输入外来碳源时,土壤微生物会优先利用外源有机质,并且不同温度下微生物对内外有机质利用比例不同,会随着温度逐渐升高,对外源有机质逐渐利用完全。通过探究不同温度下土壤微生物对不同碳源利用分配策略,进一步探究土壤碳库的季节变化动态,并且土壤呼吸速率变化与温度存在指数函数关系,可以作为相关参数进入模型预测,为今后的土壤碳库研究精确评估提供思路与方法。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 曹迎秋

导师: 张震,何念鹏

关键词: 土壤呼吸,碳循环,区域变异,全球气候变化,同位素标记,脉冲

来源: 安徽农业大学

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,农业基础科学,农业基础科学,农艺学,农艺学

单位: 安徽农业大学

基金: 国家重点研究开发计划(2016YFA0600104,2016YFC0500102,2017YFD0200604),国家自然科学基金(31772233,31770655,41671045)

分类号: S153.621;S154.3

DOI: 10.26919/d.cnki.gannu.2019.000574

总页数: 64

文件大小: 4362K

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