本文關(guān)鍵詞：生物炭添加對(duì)農(nóng)田土壤微生物特征的影響

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【摘要】：生物炭在土壤固碳減排、作物增產(chǎn)、資源可持續(xù)發(fā)展等方面日益凸顯出其巨大的生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益,并逐漸受到各界的認(rèn)可,但對(duì)農(nóng)田土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響機(jī)制卻并未達(dá)成共識(shí)。本研究采用田間微區(qū)試驗(yàn)的方法,設(shè)置不同的生物炭添加量梯度(CK(0thm-2)、C1(22.5t hm-2)、C3(67.5 t hm-2)和C5(112.5 thm-2))和不同的添加方式(C1-3：22.5 thm-2連續(xù)添加三年),探究生物炭添加后土壤微生物特征(土壤微生物生物量碳、磷脂脂肪酸和氨基糖)的變化情況。研究結(jié)果如下：1.生物炭的添加顯著(p0.05)提高了整個(gè)生長(zhǎng)期土壤微生物生物量碳(MBC)的含量,增幅為80.63%～107.24%,表現(xiàn)為：生物炭添加量越大,土壤MBC含量越高,這跟生物炭改變了土壤的理化性質(zhì)(如含水量、土壤緊實(shí)度等)等有關(guān)。生物炭的添加也影響了土壤MBC的季節(jié)波動(dòng)變化,表現(xiàn)為：同一生長(zhǎng)期不同生物炭添加量水平下,土壤MBC含量的增加幅度不同,并且各生物炭添加處理下土壤MBC的增加幅度隨季節(jié)波動(dòng)而各異。處理C1-3土壤MBC顯著高于C3(26.06%),表明生物炭連年添加方式對(duì)土壤MBC的促進(jìn)作用要優(yōu)于一次性添加方式。2.生物炭促進(jìn)了土壤微生物的生長(zhǎng),改變了微生物的數(shù)量和群落結(jié)構(gòu),即改變了土壤微生物生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,表現(xiàn)為：不同生長(zhǎng)期土壤PLFA對(duì)生物炭添加的響應(yīng)不同,土壤總微生物PLFA含量在生長(zhǎng)前期(出苗期)隨生物炭添加量的增大而降低,在生長(zhǎng)旺盛期及后期隨生物炭添加量的增大而升高,但土壤總PLFA隨季節(jié)變化不明顯；生物炭一次性添加方式對(duì)土壤PLFA的促進(jìn)作用要高于連年添加方式,生物炭對(duì)土壤PLFA的影響是微生物、生物炭、土壤和植物體共同作用的結(jié)果。土壤Fun-PLFA (Fungal PLFA,真菌磷脂脂肪酸)和Bac-PLFA (Bacterial PLFA,細(xì)菌磷脂脂肪酸)含量與土壤總PLFA含量之間具有很好的相關(guān)性。土壤Fun-PLFA和Bac-PLFA含量受季節(jié)波動(dòng)的影響較大,但土壤Fun/Bac-PLFA(真細(xì)菌磷脂脂肪酸含量比)除出苗期外,隨季節(jié)的變化并不明顯。同一生長(zhǎng)期,不同生物炭添加量對(duì)真菌生長(zhǎng)的促進(jìn)作用要高于細(xì)菌,同一生長(zhǎng)期土壤Fun/Bac-PLFA隨生物炭添加量的增大而增大,表明生物炭對(duì)土壤PLFA的影響跟菌種有關(guān)。生物炭的添加增加了土壤中Act-PLFA (Actinomycelial PLFA,放線菌磷脂脂肪酸)和AMF-PLFA(Arbuscular Mycorrhizal Fungi,叢植菌根真菌磷脂脂肪酸)的含量,且AMF-PLFA含量隨季節(jié)波動(dòng)的變化較大,因?yàn)锳MF的生長(zhǎng)繁殖跟作物的長(zhǎng)勢(shì)有關(guān)。土壤中G+/G--PLFA(ratio of gram positive bacterial PLFA to gram negative bacterial PLFA)隨生物炭添加量的增加而逐漸降低,出苗期降低幅度最大,隨作物的生長(zhǎng)逐漸趨于某一數(shù)值,表明G+/G--PLFA對(duì)生物炭添加的響應(yīng)并無(wú)明顯的季節(jié)波動(dòng)現(xiàn)象并且革蘭氏陽(yáng)性菌和革蘭氏陰性菌群落結(jié)構(gòu)隨作物的生長(zhǎng)逐漸趨于穩(wěn)定。3.整體上,生物炭施入土壤后,各生長(zhǎng)期之間土壤總氨基糖含量隨季節(jié)波動(dòng)并無(wú)明顯變化；而不同生物炭添加水平下,土壤總氨基糖含量均表現(xiàn)出不同的季節(jié)波動(dòng)變化,且變化幅度跟生物炭添加量有關(guān)。生物炭添加基本促進(jìn)了整個(gè)生長(zhǎng)期土壤總氨基糖的積累(最大為10.92%),但各處理組土壤總氨基糖凈積累量均小于對(duì)照組CK(15.72%)。生物炭對(duì)各個(gè)生長(zhǎng)期土壤真菌來(lái)源的GluN含量的影響不一致,在生長(zhǎng)前期和旺盛期生物炭促進(jìn)了土壤GluN的積累,而生長(zhǎng)后期生物炭的添加卻降低了土壤GluN的積累,表明生物炭對(duì)土壤真菌的影響因生長(zhǎng)期和生物炭添加量的不同而不同。土壤中細(xì)菌來(lái)源的MurA含量變化趨勢(shì)與真菌來(lái)源的GluN相似,說(shuō)明真菌和細(xì)菌對(duì)生物炭的響應(yīng)具有同步性。生物炭對(duì)真菌和細(xì)菌的促進(jìn)作用存在某一添加量閾值(C1),生物炭添加量低于或者超過(guò)Cl(22.5 t hm-2)都會(huì)減弱對(duì)真菌和細(xì)菌生長(zhǎng)的促進(jìn)作用甚至抑制真菌和細(xì)菌的繁殖。土壤真菌和細(xì)菌對(duì)生物炭的響應(yīng)具有同步性,同時(shí)生物炭添加對(duì)土壤細(xì)菌殘?bào)w積累的影響大于真菌,說(shuō)明細(xì)菌殘留物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的相對(duì)貢獻(xiàn)要高于真菌,生物炭影響土壤有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)化的過(guò)程是調(diào)節(jié)作用過(guò)程。雖然土壤中細(xì)菌殘留物對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的相對(duì)貢獻(xiàn)高于真菌,但土壤中真菌殘留物的絕對(duì)積累量遠(yuǎn)高于細(xì)菌。因此,真菌對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)的長(zhǎng)期穩(wěn)定保持仍然具有重要意義。4.對(duì)來(lái)源于土壤微生物的活體細(xì)胞膜成分磷脂脂肪酸(PLFA)和死亡殘?bào)w細(xì)胞壁成分氨基糖的分析發(fā)現(xiàn),土壤Fun/Bac-PLFA增大,而GluN/MurA減小。說(shuō)明：相對(duì)細(xì)菌,生物炭的添加更促進(jìn)了土壤中真菌的生長(zhǎng)繁殖,但是生物炭對(duì)細(xì)菌的保護(hù)作用強(qiáng)于真菌。
【關(guān)鍵詞】：生物炭 土壤 微生物生物量碳 磷脂脂肪酸 氨基糖
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：S154.3
【目錄】：

• 摘要10-12
• Abstract12-15
• 第一章 前言15-27
• 1.1 課題來(lái)源15
• 1.2 研究背景15-17
• 1.3 文獻(xiàn)綜述17-24
• 1.3.1 生物炭特性17
• 1.3.2 生物炭添加對(duì)土壤理化性質(zhì)及作物生長(zhǎng)的影響17-19
• 1.3.3 生物炭添加對(duì)土壤微生物生物量碳的影響19-20
• 1.3.4 生物炭添加對(duì)土壤磷脂脂肪酸的影響20-22
• 1.3.5 土壤氨基糖的研究綜述22-24
• 1.4 研究目的、意義和技術(shù)路線24-25
• 1.5 生物炭應(yīng)用的潛在風(fēng)險(xiǎn)25-27
• 第二章 材料與方法27-34
• 2.1 試驗(yàn)樣地概況及供試材料27-28
• 2.2 試驗(yàn)試劑與器材28-29
• 2.2.1 試驗(yàn)試劑28
• 2.2.2 分析測(cè)定儀器28-29
• 2.3 試驗(yàn)方法29-33
• 2.3.1 土壤中微生物生物量碳的測(cè)定方法29-30
• 2.3.2 土壤中磷脂脂肪酸的測(cè)定方法30-32
• 2.3.3 土壤中氨基糖的測(cè)定方法32-33
• 2.4 數(shù)據(jù)分析33-34
• 第三章 生物炭添加對(duì)土壤微生物生物量碳的影響34-38
• 3.1 結(jié)果與分析34-35
• 3.1.1 各處理組土壤微生物生物量碳的含量34
• 3.1.2 各生長(zhǎng)期土壤微生物生物量碳的含量34-35
• 3.2 討論35-38
• 3.2.1 各處理組土壤微生物生物量碳的含量35-36
• 3.2.2 各生長(zhǎng)期土壤微生物生物量碳的含量36-38
• 第四章 生物炭添加對(duì)土壤磷脂脂肪酸的影響38-51
• 4.1 結(jié)果與分析38-45
• 4.1.1 土壤總磷脂脂肪酸的含量38-39
• 4.1.2 土壤真菌磷脂脂肪酸的含量39-40
• 4.1.3 土壤細(xì)菌磷脂脂肪酸的含量40-41
• 4.1.4 土壤真細(xì)菌磷脂脂肪酸的含量比41-42
• 4.1.5 土壤放線菌磷脂脂肪酸的含量42-43
• 4.1.6 土壤叢枝菌根真菌磷脂脂肪酸的含量43-44
• 4.1.7 土壤革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌磷脂脂肪酸的含量比44-45
• 4.2 討論45-51
• 4.2.1 土壤總磷脂脂肪酸的含量45-46
• 4.2.2 土壤真菌磷脂脂肪酸的含量46-47
• 4.2.3 土壤細(xì)菌磷脂脂肪酸的含量47
• 4.2.4 土壤真細(xì)菌磷脂脂肪酸的含量比47-48
• 4.2.5 土壤放線菌磷脂脂肪酸的含量48-49
• 4.2.6 土壤叢枝菌根真菌磷脂脂肪酸的含量49
• 4.2.7 土壤革蘭氏陽(yáng)性菌和陰性菌磷脂脂肪酸的含量比49-51
• 第五章 生物炭添加對(duì)土壤氨基糖積累的影響51-59
• 5.1 結(jié)果與分析51-55
• 5.1.1 土壤總氨基糖的含量51-52
• 5.1.2 土壤氨基葡萄糖的含量52-53
• 5.1.3 土壤胞壁酸的含量53-54
• 5.1.4 土壤氨基葡萄糖與胞壁酸的含量比54-55
• 5.2 討論55-59
• 5.2.1 土壤總氨基糖的含量55-56
• 5.2.2 土壤氨基葡萄糖的含量56-57
• 5.2.3 土壤胞壁酸的含量57
• 5.2.4 土壤氨基葡萄糖與胞壁酸的含量比57-59
• 第六章 結(jié)論59-61
• 6.1 生物炭添加對(duì)土壤微生物生物量碳的影響59
• 6.2 生物炭添加對(duì)土壤磷脂脂肪酸的影響59-60
• 6.3 生物炭添加對(duì)土壤氨基糖積累的影響60-61
• 參考文獻(xiàn)61-68
• 致謝68-70
• 攻讀碩士期間發(fā)表文章70

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