本文關鍵詞：大豆光合碳在黑土中的轉(zhuǎn)化過程及細菌群落特征　出處：《中國科學院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)》2016年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 光合碳 降解 細菌多樣性 穩(wěn)定性核素探針 大豆殘體

【摘要】：本研究為了探討光合碳在黑土中的轉(zhuǎn)化過程及細菌特征,驗證了DNA-SIP(穩(wěn)定性同位素探針技術)底物13C的臨界豐度,進而通過13C同位素示蹤技術和Illumina測序技術對大豆花期光合碳及成熟后殘體碳在地下部轉(zhuǎn)化過程及土壤細菌群落特征進行研究,闡釋了大豆不同組織殘體向不同有機質(zhì)含量土壤中的顆粒有機碳分配特點,明確了大豆花期光合碳的根際細菌群落及多樣性差異,探討了黑土上細菌與大豆光合碳在土壤中轉(zhuǎn)化的耦合關系。得到如下結(jié)果:(1)通過DNA-SIP確定分離13C-DNA所需底物13C豐度最低為2%(DNA中13C豐度為1.30%),而當?shù)孜?3C豐度達到10%(DNA中13C豐度為2.25%)時效果更好。(2)在大豆花期,利用13C-CO2標記植株,利用DNA-SIP和Illumina測序技術分離鑒定利用大豆光合碳的細菌種群。結(jié)果表明植物光合碳影響根際中細菌的群落結(jié)構。有機質(zhì)含量高、低不同的黑土利用13C的根際細菌存在較大差異。Pseudomonas、Aquincola、Dechloromonas、Delftia、Magnetospirillum、Psychrobacter、Massilia、Ochrobactrum、Pseudoxanthomonas、Amycolatopsis和Niastella等菌屬在低有機質(zhì)土壤中的豐度較高,而Enhydrobacter、Burkholderia、Azoarcus、Flavisolibacter、Propionibacterium和Staphylococcus等菌屬卻顯示出相反的結(jié)果,而且這些菌屬所對應的OTU也表現(xiàn)相同的變化趨勢。表明利用植物光合碳的根際細菌群落是隨著土壤有機質(zhì)含量而變化,由此影響植物光合碳的去向。(3)13C標記的大豆殘體(葉片、莖稈和根)施入土壤培養(yǎng)150天發(fā)現(xiàn),葉片殘體的降解速率最高。培養(yǎng)結(jié)束后葉片的累積呼吸量達到7.76 mg CO2-C g-1,而莖稈和根處理的累積呼吸量只有5.98和5.51 mg CO2-C g-1。此外,微生物呼吸商,微生物量碳和可溶性碳也呈現(xiàn)相似趨勢。大豆不同部位殘體對土壤顆粒有機碳的貢獻存在差異,其排序為根莖稈葉片。根殘體對粗土壤顆粒有機碳(Coarse-POC)、細土壤顆粒有機碳(Fine-POC)和礦物結(jié)合態(tài)有機碳(MOC)貢獻量分別為49.5,17.2和5.0 g residue-C kg-1 soil,顯著高于莖稈和葉片向各有機碳組分的貢獻。表明根和莖稈向POC和MOC中貢獻更多的碳,進而對維持黑土有機碳穩(wěn)定性起著重要的作用。(4)隨著大豆殘體不同組織(葉片、莖稈和根)施加到土壤中,細菌群落結(jié)構會因大豆殘體類型和培養(yǎng)時間的變化而變化。Chitinophaga、Bacillus、Streptomyces、Niastella和Nonomuraea等菌屬對殘體的施入呈正效應。這些菌屬中,Niastella的增加量隨著培養(yǎng)進程而增加,而Bacillus和Streptomyces卻呈現(xiàn)出相反的趨勢。另外,Chitinophaga、Bacillus和Streptomyces屬分別在葉片、莖稈和根的處理中增加量最高。(5)利用13C標記后的大豆殘體在兩種有機質(zhì)含量高、低不同的黑土上進行為期150天的培養(yǎng)試驗,發(fā)現(xiàn)殘體碳在高有機質(zhì)含量黑土中的粗土壤顆粒有機碳(Coarse-POC)、細土壤顆粒有機碳(Fine-POC)和礦物結(jié)合態(tài)有機碳(MOC)的量分別是低有機質(zhì)含量黑土中的4.8,4.0和1.7倍。施入殘體后,高有機質(zhì)土壤中來源于有機碳(SOC)的CO2比其在低有機質(zhì)土壤高。植物殘體碳向高有機質(zhì)含量土壤中粗、細顆粒有機碳和礦物結(jié)合態(tài)有機碳的分配高于其向低有機質(zhì)含量中的分配。當植物殘體施入土壤中后,高有機質(zhì)土壤SOC的更新轉(zhuǎn)化率較高。殘體加入后,細菌群落結(jié)構變化在兩種土壤間差異也非常大。Xanthomonas、Sphingomonas和uncultured-Gemmatimonadaceae在高有機質(zhì)含量土壤中較多,而Xanthomonadales、Rhizobium、Steroidobacter和Proteobacteria_unclassified在低有機質(zhì)含量土壤中較多。典型相關分析(CCA)分析揭示了土壤細菌群落和不同SOC碳庫的關聯(lián)。例如,變形菌門和芽單胞菌門在細土壤顆粒有機碳中的比例較高,表明細菌群落結(jié)構組成和環(huán)境中SOC有著緊密的聯(lián)系。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：S565.1;S154.1

【參考文獻】

相關期刊論文 前2條

1 S. J. HERBERT;;Temporal and Spatial Dynamics of Bacterial Community in the Rhizosphere of Soybean Genotypes Grown in a Black Soil[J];Pedosphere;2009年06期

2 朱麗霞,章家恩,劉文高;根系分泌物與根際微生物相互作用研究綜述[J];生態(tài)環(huán)境;2003年01期

，

本文編號：1423022