【摘要】：水稻土淹水后,由于受熱力學(xué)原理控制從而發(fā)生著一系列的化學(xué)及生物學(xué)反應(yīng),其中Fe(III)還原過(guò)程是厭氧環(huán)境下電子傳遞鏈末端最重要的過(guò)程。淹水水稻土中的異化鐵還原過(guò)程是微生物介導(dǎo)的生物化學(xué)過(guò)程,對(duì)有機(jī)污染物的降解、重金屬的還原和沉淀、放射性物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化和抑制甲烷的產(chǎn)生具有重要作用。鐵是土壤中氧化還原敏感金屬,由于根系的存在,根際被認(rèn)為是鐵生物地球化學(xué)循環(huán)的關(guān)鍵區(qū)域。根際是水稻根系和土壤緊密接觸的特殊土壤微區(qū),由于水稻的根系泌氧作用,存在著許多兼氧和好氧微區(qū);并且根系分泌物與根系泌氧能改變根際土壤環(huán)境的pH值、氧化還原狀況。此外,在水稻不同的生長(zhǎng)期,根系泌氧量與釋放的根系分泌物也有所不同。因此在不同水稻生長(zhǎng)時(shí)期,水稻根際土壤的鐵還原能力及特點(diǎn)與非根際土壤會(huì)有所不同。本研究采用水稻根袋土培方法,采集我國(guó)不同植稻區(qū)水稻土,探究水稻根系泌氧條件下不同水稻土根際與非根際鐵還原能力;通過(guò)控制水稻光照條件,研究光照周期對(duì)根際土壤中鐵還原的影響;通過(guò)外源添加不同量生物有機(jī)肥,研究有機(jī)質(zhì)厭氧發(fā)酵過(guò)程對(duì)Fe(III)還原及脫氫酶活性的影響,結(jié)合16S rDNA PCR的酶切分型技術(shù),探究生物有機(jī)肥添加量對(duì)水稻根區(qū)與非根區(qū)土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)的影響。主要的研究結(jié)果如下:(1)水稻根系泌氧可提高根際土壤Fe(II)氧化能力,且隨著水稻生物量增大而Fe(II)氧化作用逐漸增強(qiáng)。不同水稻土理化性質(zhì)差異也使得根際鐵還原能力的相差,表現(xiàn)為土壤Fe(II)逐漸被氧化,或Fe(III)還原受到抑制。非根際鐵含量隨培養(yǎng)時(shí)間的延長(zhǎng)呈現(xiàn)Fe(II)濃度上升、Fe(III)濃度下降的趨勢(shì)。栽培體系中根際與非根際土壤脫氫酶活性逐漸上升,非根際土壤脫氫酶活性總體大于根際;脫氫酶活性的大小與土壤類型關(guān)系密切。三種水稻土淹水后非根際pH逐漸上升并趨近于中性;根際土壤pH總體表現(xiàn)為下降的趨勢(shì),而QL水稻土在水稻栽培36d后pH逐漸上升并趨近于非根際水平。土壤脫氫酶活性是影響鐵還原能力的因素之一,且pH值可調(diào)控脫氫酶活性。脫氫酶活性與Fe(II)濃度顯著正相關(guān),與pH值極顯著正相關(guān)。(2)持續(xù)光照條件下根際土壤中Fe(II)濃度明顯下降,表明光照可促進(jìn)水稻根系泌氧能力。暗光階段根際土壤Fe(III)還原能力持續(xù)增加,Fe(II)濃度逐漸上升,在暗光12h周期可達(dá)到與非根際土壤相近的水平。根系泌氧能力隨水稻生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)逐漸提升,光照12h周期內(nèi)根際土壤的鐵氧化量呈上升趨勢(shì)。非根際土壤中鐵含量不受水稻光照周期調(diào)控,土壤Fe(II)濃度總體大于根際,Fe(III)濃度小于根際。(3)添加生物有機(jī)肥可促進(jìn)非根際土壤Fe(III)的還原能力,并抑制根際Fe(II)的氧化,而隨著水稻生長(zhǎng)期延長(zhǎng)差異明顯減小。微生物利用生物有機(jī)肥為發(fā)酵底物可提升土壤中脫氫酶活性,且隨生物有機(jī)肥添加量增大其活性逐漸提升。生物有機(jī)肥的使用可提升土壤pH值,根際pH值變化量較非根際更為顯著,可明顯改善水稻生長(zhǎng)過(guò)程中根際土壤的酸性環(huán)境。(4)水稻根區(qū)微生物多樣性明顯大于非根區(qū),使用生物有機(jī)肥可使土壤中細(xì)菌的多樣性降低。隨著生物有機(jī)肥使用量的增大,根區(qū)土壤細(xì)菌的多樣性逐漸降低。但在非根區(qū)土壤中,1%施用量對(duì)細(xì)菌多樣性的降低作用大于3%施用量。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S153;S511

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4 宋W，

本文編號(hào)：2657004