大氣二氧化碳（CO₂）濃度升高促進植物的光合作用過程,并改變植物光合同化碳向土壤中釋放的質和量。在根際,根系脫落物為土壤微生物提供基礎的養(yǎng)分和能量來源,高CO₂濃度條件下根際及根系沉積物數(shù)量和質量的改變會相應影響到土壤微生物的活性、群落結構及功能。還田的秸稈在土壤微生物的作用下進行分解礦化,CO₂濃度升高導致植物殘體內物質組成發(fā)生相應的改變,繼而引起參與降解殘體微生物群落結構的響應。鑒于土壤微生物在影響土壤養(yǎng)分循環(huán)方面的關鍵作用,大氣CO₂濃度升高條件下參與植物光合同化碳轉化的土壤微生物將很大程度上影響未來氣候變化條件下土壤碳庫的穩(wěn)定性。本論文旨在揭示大氣CO₂濃度升高對作物光合碳在黑土中的轉化過程及與之相關的細菌群落結構特征的影響。研究采用¹³C穩(wěn)定同位素示蹤技術結合Illumina高通量測序技術解析參與大豆光合碳轉化的土壤細菌群落結構特征,明確不同CO₂濃度條件下利用大豆光合碳的根際細菌群落結構及多樣性差異。利用成熟后的作物秸稈在... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院東北地理與農業(yè)生態(tài)研究所)吉林省

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 選題背景和意義
    1.2 國內外研究進展
        1.2.1 CO_2濃度升高對植物生育期內光合碳在土壤中轉化的影響
        1.2.2 CO_2濃度升高對土壤有機碳庫的影響
        1.2.3 微生物在植物殘體降解中的作用
        1.2.4 穩(wěn)定性碳同位素技術在植物土壤系統(tǒng)碳循環(huán)中的應用
    1.3 研究內容
        1.3.1 CO_2濃度升高影響參與大豆光合碳轉化的根際微生物分子生態(tài)特征
        1.3.2 CO_2濃度升高下的大豆秸稈還田對黑土顆粒有機碳庫的影響
        1.3.3 CO_2濃度升高對參與大豆莖稈腐解的細菌群落結構的影響
        1.3.4 CO_2濃度升高下的小麥秸稈還田對黑土顆粒有機碳庫的影響
        1.3.5 CO_2濃度升高下的小麥秸稈還田對土壤細菌群落結構特征的影響.
    1.4 技術路線
    1.5 論文創(chuàng)新點
第2章 CO_2濃度升高影響參與大豆光合碳轉化的根際微生物分子生態(tài)特征
    2.1 材料與方法
        2.1.1 試驗設計
        2.1.2 試驗土壤
        2.1.3 大豆生長管理
        2.1.4 ~(13)CO_2標記及取樣
        2.1.5 土壤銨態(tài)氮與硝態(tài)氮含量的測定
        2.1.6 土壤MBC和DOC含量的測定
        2.1.7 土壤DNA提取及DNA-SIP
        2.1.8 高通量測序及數(shù)據(jù)分析
        2.1.9 差異顯著性比較
    2.2 結果與分析
        2.2.1 大豆生物量和根際土壤生物化學性質
        2.2.2 ~(13)C-DNA的分層
        2.2.3 ~(13)C-DNA組分中的細菌群落組成
        2.2.4 ~(13)C-DNA組分中的菌屬對CO_2濃度升高的響應
    2.3 討論
    2.4 小結
第3章 CO_2濃度升高下的大豆秸稈還田對黑土顆粒有機碳庫的影響
    3.1 材料與方法
        3.1.1 試驗設計及OTC生長室
        3.1.2 試驗土壤
        3.1.3 大豆品種
        3.1.4 取樣及土壤顆粒有機碳分組
        3.1.5 計算與數(shù)理統(tǒng)計
    3.2 結果與分析
        3.2.1 CO_2濃度升高下秸稈還田對大豆產量的影響
        3.2.2 CO_2濃度升高下秸稈還田對土壤全碳、全氮含量的影響
        3.2.3 CO_2濃度升高對土壤顆粒有機碳庫中碳含量的影響
        3.2.4 CO_2濃度升高對土壤顆粒有機碳庫中氮含量的影響
    3.3 討論
    3.4 小結
第4章 CO_2濃度升高對參與大豆莖稈腐解的細菌群落結構的影響
    4.1 材料與方法
        4.1.1 試驗設計
        4.1.2 試驗土壤與作物材料
        4.1.3 土壤培養(yǎng)與試驗裝置
        4.1.4 土壤DNA提取及DNA-SIP
        4.1.5 高通量測序及數(shù)據(jù)分析
    4.2 結果與分析
        4.2.1 高CO_2濃度對細菌群落多樣性總體影響
        4.2.2 土壤細菌群落分布隨殘體和培養(yǎng)時期的總體變化規(guī)律
        4.2.3 高CO_2濃度對土壤細菌整體群落結構的影響規(guī)律
        4.2.4 高CO_2濃度對利用殘體碳的土壤細菌群落結構的影響
    4.3 討論
    4.4 小結
第5章 CO_2濃度升高下的小麥殘體還田對黑土顆粒有機碳的影響
    5.1 材料與方法
        5.1.1 試驗設計
        5.1.2 試驗土壤與作物材料
        5.1.3 試驗裝置與土壤培養(yǎng)
        5.1.4 土壤呼吸測定方法
        5.1.5 土壤顆粒有機碳分組
        5.1.6 計算與數(shù)理統(tǒng)計
    5.2 結果與分析
        5.2.1 土壤全C含量和生物化學性質的變化
        5.2.2 土壤累積呼吸隨時期變化過程
        5.2.3 土壤顆粒有機碳各組分中有機碳和殘體碳含量變化
    5.3 討論
    5.4 小結
第6章 CO_2濃度升高下的小麥秸稈還田對土壤細菌群落結構特征的影響
    6.1 材料與方法
        6.1.1 試驗設計
        6.1.2 試驗土壤與作物材料
        6.1.3 試驗裝置與土壤培養(yǎng)
        6.1.4 土壤DNA提取和實時熒光定量PCR
        6.1.5 高通量測序及數(shù)據(jù)分析
        6.1.6 計算與數(shù)理統(tǒng)計
    6.2 結果與分析
        6.2.1 土壤細菌16SrRNA拷貝數(shù)動態(tài)變化規(guī)律
        6.2.2 土壤細菌群落結構總體變化
        6.2.3 土壤細菌群落與土壤環(huán)境因子間相關分析
        6.2.4 不同秸稈添加處理中細菌群落的分布
    6.3 討論
    6.4 小結
第7章 結論與展望
    7.1 研究結論
    7.2 本研究的不足之處
    7.3 研究展望
參考文獻
附錄
致謝
作者簡歷及攻讀學位期間發(fā)表的學術論文與研究成果


【參考文獻】：
期刊論文
[1]外源有機碳對黑土有機碳及顆粒有機碳的影響[J]. 曲曉晶,吳景貴,李建明,胡娟,張樂樂.  水土保持學報. 2017(05)
[2]黑土區(qū)水稻土水穩(wěn)性團聚體有機碳及其顆粒有機碳的分布特征[J]. 徐文靜,叢耀輝,張玉玲,段鵬鵬,范慶鋒,張玉龍.  水土保持學報. 2016(04)
[3]大豆新品種東生7號的特征特性及栽培技術[J]. 劉立巖.  農村實用科技信息. 2014(10)
[4]不同施氮量下水稻分蘗期光合碳向土壤碳庫的輸入及其分配的量化研究:13C連續(xù)標記法[J]. 譚立敏,吳昊,李卉,周萍,李科林,王久榮,葛體達,袁紅朝,吳金水.  環(huán)境科學. 2014(05)
[5]秸稈添加對土壤有機碳庫分解轉化和組成的影響[J]. 夏海勇,王凱榮,趙慶雷,張正.  中國生態(tài)農業(yè)學報. 2014(04)
[6]土壤活性有機碳分組及測定方法[J]. 胡海清,陸昕,孫龍.  森林工程. 2012(05)
[7]不同有機物料還田對東北黑土活性有機碳的影響[J]. 梁堯,韓曉增,宋春,李海波.  中國農業(yè)科學. 2011(17)
[8]長期施肥對小麥-玉米作物系統(tǒng)土壤顆粒有機碳和氮的影響[J]. 龔偉,顏曉元,蔡祖聰,王景燕,胡庭興,宮淵波,冉華.  應用生態(tài)學報. 2008(11)
[9]利用方式對紫色水稻土有機碳與顆粒態(tài)有機碳的影響[J]. 黃雪夏,唐曉紅,魏朝富,謝德體.  生態(tài)環(huán)境. 2007(04)
[10]壟作免耕下紫色水稻土有機碳的分布特征[J]. 唐曉紅,邵景安,黃雪夏,魏朝富,謝德體,潘根興.  土壤學報. 2007(02)

碩士論文
[1]小麥和玉米植株殘體及其生物炭腐解對土壤碳氮含量的影響[D]. 把余玲.西北農林科技大學 2013



本文編號：3645488