【摘要】：我國東南部的熱帶和亞熱帶紅壤總面積113.3萬km2,占全國總面積的11.8%,供給著全國22.5%的人口。紅壤具有低pH、低養(yǎng)分含量、氮相對富集、硝化與反硝化活性低、N20排放量卻較大的特點,紅壤的分布具有明顯的地域特征,而土地利用方式的變化可能引起對該地區(qū)的土壤肥力以及土壤功能變化,甚至衰退。因此,研究該地區(qū)農(nóng)業(yè)、林地等不同利用方式對紅壤微生物特性及氮轉(zhuǎn)化作用的影響對維持我國紅壤的可持續(xù)發(fā)展具有重要的科學意義。 本文以我國東南部熱帶和亞熱帶地區(qū)典型利用方式的紅壤為研究對象,選取了海南瓊中香蕉林(BAN)、桉樹林(EUC)、橡膠林(RUB)和天然次生林(NSF)4種利用方式土壤,福建建甌萬木林自然保護區(qū)內(nèi)觀光木(TSO)、細柄阿丁楓(ALG)、欏浮栲(CAF)、浙江桂(CIC)4種天然林和杉木(CUL)、桔園(ORG)2種人工種植林土壤,以及江西鷹潭市周邊地區(qū)花崗巖(G)、第三紀紅砂巖(R)和第四紀紅粘土(Q)3種母質(zhì)和闊葉林(B)、針葉林(C)、灌叢(S)、農(nóng)用地(U/F)4種利用方式紅壤。本文測定了土壤微生物生物量碳、氮,土壤酶活性；硝化潛勢(NP)、硝化回復(fù)勢(RNP)；用淹水厭氧密閉培養(yǎng)-乙炔抑制法測定了反硝化勢(DNP)及其氣態(tài)產(chǎn)物；利用實時熒光定量PCR (Real-time PCR, qPCR)檢測了氨氧化細菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的amoA基因拷貝數(shù),反硝化功能基因即硝酸鹽還原酶基因(narG)、亞硝酸還原酶基因(nirK)、一氧化氮還原酶基因(norB)和氧化亞氮還原酶基因(nosZ)的拷貝數(shù),以及細菌16SrRNA基因拷貝數(shù)；采用PCR-DGGE技術(shù)研究了土壤中細菌的群落結(jié)構(gòu)差異；采用磷脂脂肪酸(PLFA)方法分析土壤微生物群落多樣性。 土壤微生物生物量以及土壤酶活性在不同利用方式土壤中有顯著差異,海南、福建和江西三個地區(qū)農(nóng)用地中微生物生物量碳和氮、土壤脲酶和脫氫酶活性均低于天然林等其他利用方式土壤,相關(guān)性分析顯示不同利用方式對土壤營養(yǎng)因子(土壤有機碳、全氮、水解氮、速效鉀等)的改變是引起土壤微生物生物量和土壤酶活性的關(guān)鍵因素。對福建不同土地利用方式對微生物群落多樣性的影響研究發(fā)現(xiàn),天然林(CIC,CAF, ALG, TSO)的年落葉量、土壤養(yǎng)分含量、微生物群落多樣性指標顯著高于兩種種植園土壤(CUL, Orchard),不同土壤利用方式對土壤微生物群落多樣性有顯著影響；天然林改造成為農(nóng)用經(jīng)濟林地后減少了土壤微生物多樣性；年落葉量、土壤有機碳和總氮等是引起天然林和種植園土壤微生物多樣性差異的關(guān)鍵因素。 對于硝化微生物和硝化作用的研究發(fā)現(xiàn),江西天然林的硝化勢(NP)顯著低于福建與海南地區(qū)土壤的NP,所有調(diào)查地區(qū)農(nóng)用利用方式土壤的NP較天然林大,說明人為管理方式提高了土壤硝化活性；AOA和AOB對于紅壤硝化作用的相對貢獻率在不同地區(qū)不同和并受不同利用方式的影響：qPCR結(jié)果與NP的相關(guān)性分析顯示福建和海南地區(qū)NP可能主要由AOB承擔,而江西鷹潭地區(qū)NP可能主要由AOA承擔；土壤RNPs對于抗生素的敏感性實驗顯示,海南地區(qū)BAN、EUC、RUB,福建地區(qū)CIC、CUL、ORG六種土壤的NP可能主要由AOB承擔,而海南的NSF、福建的ALG、江西的RB、RC、RS和RU土壤NP主要由AOA承擔。 對于反硝化微生物、反硝化作用及其氣態(tài)產(chǎn)物的研究表明,不同母質(zhì)和不同利用方式土壤反硝化勢和氣態(tài)產(chǎn)物中氮氧化物的比例差異較大：不同土壤的反硝化勢順序為：GF(0.120mg·kg-1·h-1)GS (0.056mg·kg-1·h-1)GC (0.052mg·kg-1·h-1)QF (0.018mg·kg-1·h-1)QC (0.010mg·kg-1·h-1)QS (0.009mg·kg-1·h-1);紅粘土的NO占反硝化氣體比例較花崗巖大,而N20是針葉林與灌叢土壤反硝化的主要產(chǎn)物；而農(nóng)用地土壤反硝化的主要產(chǎn)物是N2；農(nóng)業(yè)利用方式的反硝化作用高于針葉林與灌叢,pH是影響亞熱帶紅壤的主要影響因子；在四種編碼反硝化酶的基因narG、nirK、norB和nosZ中,norB基因是引起不同土地利用方式土壤之間反硝化勢和反硝化氣態(tài)產(chǎn)物組成差異的關(guān)鍵因子。
【學位授予單位】：南京師范大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2012
【分類號】：X171

【參考文獻】

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本文編號：2655053