植被恢復可以通過改善土壤理化性質(zhì)、提高土壤肥力、增加土壤碳儲量來提高生態(tài)效益。因此,闡明不同植被類型生態(tài)恢復過程中土壤有機碳及其穩(wěn)定性的變化規(guī)律,準確評估區(qū)域尺度上的土壤有機碳儲存及其變化趨勢對于有效管理陸地生態(tài)系統(tǒng)非常重要。為了探究不同植被恢復土壤有機碳固存的微生物學機理,我們通過宏基因組測序研究了碳反應所涉及的土壤微生物、代謝通路和功能基因的類型,采用固體交叉極化魔角自旋¹³C核磁共振測定不同土壤有機碳化學結構及其穩(wěn)定性,并分析了不同植被類型土壤有機碳與微生物群落及功能基因間的相互關系。研究結果表明:（1）與針葉林（落葉松人工林、紅松人工林）和針闊混交林相比,闊葉林（核桃楸林、蒙古櫟林）能更好的提高土壤全碳、全氮、速效氮、可溶性有機碳和微生物量碳的含量。（2）不同植被類型土壤有機碳以烷氧碳為主（45.36%-48.12%）,依次是烷基碳（17.14%–21.84%）,芳香碳（17.34%–20.69%）和羧基羰基碳（13.61%–15.82%）。闊葉林（核桃楸林、蒙古櫟林）土壤具有較高芳香碳、芳香度、芳香碳/烷氧碳和較低的Aliphatic/aromatic和... 

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【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 研究背景
    1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析
        1.2.1 土壤有機碳庫相關研究進展
        1.2.2 植被恢復與土壤有機碳庫研究進展
        1.2.3 土壤有機碳及其穩(wěn)定性
        1.2.4 植被恢復對土壤微生物的影響
        1.2.5 土壤微生物與土壤有機碳的互作關系
        1.2.6 微生物介導的土壤碳循環(huán)過程相關研究
    1.3 課題研究的主要內(nèi)容
    1.4 研究目的與意義
    1.5 擬解決的科學問題
    1.6 創(chuàng)新點
    1.7 技術路線
第二章 不同森林恢復類型土壤有機碳及其化學結構研究
    2.1 研究區(qū)概況
    2.2 研究方法
        2.2.1 土壤樣品的采集
        2.2.2 土壤化學性質(zhì)的測定
        2.2.3 土壤有機碳化學結構的測定
        2.2.4 數(shù)據(jù)分析
    2.3 結果與分析
        2.3.1 不同植被類型土壤化學特性分析
        2.3.2 不同植被類型土壤有機碳化學結構特征分析
    2.4 本章小結
第三章 不同森林恢復類型土壤微生物碳代謝功能多樣性研究
    3.1 材料與方法
        3.1.1 土壤樣品采集
        3.1.2 Biolog-Eco測定
        3.1.3 平均吸光值測定
        3.1.4 功能多樣性指數(shù)的計算
        3.1.5 數(shù)據(jù)分析
    3.2 結果與分析
        3.2.1 土壤微生物的群落對碳源的利用特征
        3.2.2 土壤微生物群落功能多樣性指數(shù)的變化
        3.2.3 土壤微生物生理碳代謝指紋圖譜分析
        3.2.4 土壤微生物對碳源利用多樣性的主成分分析
        3.2.5 土壤環(huán)境因子與土壤微生物功能多樣性的相關關系
    3.3 本章小結
第四章 不同森林恢復類型土壤細菌群落結構特征研究
    4.1 材料與方法
        4.1.1 土壤樣品采集
        4.1.2 DNA提取及擴增測序
        4.1.3 生物信息學分析
        4.1.4 數(shù)據(jù)處理
    4.2 結果與分析
        4.2.1 土壤細菌群落多樣性分析
        4.2.2 土壤細菌群落組成分析
        4.2.3 不同植被類型細菌群落網(wǎng)絡結構差異
        4.2.4 土壤環(huán)境因子與細菌群落組成的相關性分析
    4.3 本章小結
第五章 不同森林恢復類型土壤真菌群落結構特征研究
    5.1 材料與方法
        5.1.1 土壤樣品的采集
        5.1.2 DNA提取及擴增測序
        5.1.3 生物信息學分析
        5.1.4 數(shù)據(jù)處理
    5.2 結果與分析
        5.2.1 不同植被類型土壤真菌群落多樣性特征
        5.2.2 不同植被類型土壤真菌群落結構特征
        5.2.3 不同植被類型真菌群落關聯(lián)網(wǎng)絡結構差異
        5.2.4 土壤真菌群落結構與土壤環(huán)境因子的相關性
    5.3 本章小結
第六章 不同森林恢復類型土壤微生物碳代謝通路研究
    6.1 材料與方法
        6.1.1 土壤樣品的采集
        6.1.2 宏基因組DNA提取和鳥槍測序
        6.1.3 宏基因組序列分析、組裝和功能注釋
        6.1.4 非冗余(Non-redundant)序列集的構建
        6.1.5 宏基因組基因預測與功能注釋
        6.1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析
    6.2 結果與分析
        6.2.1 基于全基因組不同植被類型土壤微生物群落特征
        6.2.2 基于KEGG不同植被類型土壤微生物碳循環(huán)相關功能特征
        6.2.3 基于CAZy不同植被類型土壤微生物碳循環(huán)相關功能特征
        6.2.4 土壤微生物碳循環(huán)通路與土壤環(huán)境因子的相關性
    6.3 本章小結
第七章 不同森林恢復類型土壤碳代謝功能基因研究
    7.1 材料與方法
        7.1.1 土壤樣品的采集與處理
        7.1.2 數(shù)據(jù)處理
    7.2 結果與分析
        7.2.1 不同植被類型土壤碳循環(huán)功能相關基因
        7.2.2 參與碳循環(huán)的主要微生物類群
        7.2.3 不同植被類型土壤有機碳對應大分子化合物的代謝
        7.2.4 土壤功能基因與土壤環(huán)境因子間的相關性
        7.2.5 土壤微生物群落結構與土壤有機碳化學結構相關性
    7.3 本章小結
第八章 討論與結論
    8.1 討論
        8.1.1 不同植被恢復類型對土壤理化性質(zhì)的影響
        8.1.2 土壤有機碳化學結構對不同植被類型恢復的響應
        8.1.3 土壤微生物功能多樣性對不同植被類型恢復的響應
        8.1.4 土壤細菌群落結構對不同植被類型恢復的響應
        8.1.5 土壤真菌群落結構對不同植被類型恢復的響應
        8.1.6 土壤碳代謝功能基因?qū)Σ煌脖活愋突謴偷捻憫?br>        8.1.7 不同植被類型土壤微生物群落網(wǎng)絡及其對土壤有機質(zhì)的影響
    8.2 結論
參考文獻
附錄
致謝
攻讀學位論文期間發(fā)表文章



本文編號：3671754