本文關(guān)鍵詞： 氣候變暖 降水格局 氮沉降 微生物群落結(jié)構(gòu) 土壤微生物呼吸　出處：《河南大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：氣候變暖、降水格局改變和大氣氮沉降驅(qū)動的全球變化過程對人類賴以生存的陸地生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生著深遠(yuǎn)影響。陸地生態(tài)系統(tǒng)對全球變化的響應(yīng)與反饋一直是全球變化生態(tài)學(xué)研究的核心問題。土壤微生物可以影響碳、氮循環(huán)等重要生態(tài)系統(tǒng)過程,在陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)全球變化中起著關(guān)鍵作用。然而,土壤微生物對陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)全球變化的調(diào)節(jié)機(jī)制目前還不是非常清楚。本研究通過在中國北方半干旱草原建立晝夜不對稱增溫、增溫增雨和氮添加增雨等三個野外控制實(shí)驗(yàn)平臺,探索土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和呼吸功能對全球變化多種驅(qū)動因子的響應(yīng)規(guī)律以及生物因子和非生物因子的調(diào)控機(jī)制�？刂茖�(shí)驗(yàn)位于中國內(nèi)蒙古自治區(qū)多倫縣,該地區(qū)屬于生態(tài)系統(tǒng)對全球變化響應(yīng)敏感區(qū)域,有利于觀測土壤微生物對全球變化多種驅(qū)動因子的響應(yīng)過程。晝夜不對稱增溫實(shí)驗(yàn)共有4種處理,分別為對照(C)、白天增溫(D)、夜間增溫(N)和全天增溫(W),每種處理4次重復(fù),共計(jì)16個樣方。增溫增雨實(shí)驗(yàn)有對照(C)、增溫(W)、增雨(P)和增溫增雨(WP)等四種處理,每種處理6次重復(fù),共計(jì)24個樣方。氮添加增雨實(shí)驗(yàn)共有4種處理,分別為對照(C)、氮添加(N)、增雨(P)和氮添加增雨(NP),每種處理4次重復(fù),共計(jì)16個樣方。論文檢測了上述三個實(shí)驗(yàn)中土壤微生物生物量碳氮、磷脂脂肪酸、微生物基礎(chǔ)呼吸、土壤有機(jī)碳、全氮、銨態(tài)氮、硝態(tài)氮、p H、含水量、土壤呼吸和植物群落結(jié)構(gòu)等,主要研究結(jié)果如下:1.晝夜不對稱增溫條件下,土壤微生物群落結(jié)構(gòu)對短期和長期增溫的響應(yīng)存在著顯著區(qū)別。短期(2006和2007年)和長期實(shí)驗(yàn)(2011、2013和2015年)條件下微生物群落存在顯著差異,長期實(shí)驗(yàn)條件下微生物群落香農(nóng)維納指數(shù)(H′)比短期實(shí)驗(yàn)增加0.20,革蘭氏陰性菌、細(xì)菌多度和革蘭氏陰性菌陽性菌比例等分別增加8.95 mol%、10.69 mol%和0.36,革蘭氏陽性菌、真菌、叢枝菌根真菌多度、真菌細(xì)菌比例和cy 17:0/16:1?7比例等分別減少6.03 mol%、0.96 mol%、0.08 mol%、0.05和0.06。結(jié)果表明長期實(shí)驗(yàn)條件下植物群落和土壤水分在調(diào)控微生物群落變化上起主導(dǎo)作用,而短期實(shí)驗(yàn)條件下土壤水分占主導(dǎo)作用。長期白天增溫導(dǎo)致真菌細(xì)菌比例下降,可能引起土壤碳庫不穩(wěn)定,對中國北方半干旱草原生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)有重要影響。2.增溫增雨實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,土壤可溶性有機(jī)碳和水分是調(diào)控微生物群落變化的主要因素,增溫增雨間不存在交互作用。土壤微生物對增溫和增雨的響應(yīng)方向是相反的。增溫顯著減少5.4%微生物生物量碳,增雨使微生物生物量碳、氮和基礎(chǔ)呼吸分別增加27%、32%和58%。增溫顯著增加0.51 mol%革蘭氏陽性菌;增雨減少1.35 mol%革蘭氏陽性菌,使革蘭氏陰性菌和叢枝菌根真菌分別增加1.41 mol%和0.45 mol%,導(dǎo)致革蘭氏陰性菌陽性菌比例增加0.08。增溫沒有改變土壤碳氮含量,增雨使土壤可溶性有機(jī)碳、有機(jī)碳、硝態(tài)氮和總氮分別增加5.7%、11.8%、32%和9.9%。3.氮添加增雨實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,植物群落、土壤速效氮和可溶性有機(jī)碳是調(diào)控微生物群落變化的重要因素。氮添加使微生物生物量碳和基礎(chǔ)呼吸分別減少11.9%和14.5%。氮添加改變了土壤微生物群落結(jié)構(gòu)組成,使真菌和叢枝菌根真菌分別減少1.34 mol%和1.04 mol%,導(dǎo)致真菌細(xì)菌比例減少0.02。氮添加使土壤可溶性有機(jī)碳顯著減少8.8%,使銨態(tài)氮和硝態(tài)氮分別增加235%和242%,引起土壤p H顯著減少0.67,土壤酸化。與氮添加相反,增雨使微生物生物量碳、氮和基礎(chǔ)呼吸分別增加80%、148%和68%。增雨顯著減少1.47 mol%革蘭氏陽性菌,使革蘭氏陰性菌和叢枝菌根真菌分別增加1.78mol%和0.73 mol%,導(dǎo)致革蘭氏陰性菌陽性菌比例增加0.09。增雨顯著增加17.2%可溶性有機(jī)碳,減少47%銨態(tài)氮,使得土壤p H增加0.31,緩解了氮添加引起的土壤酸化。氮添加和增雨對微生物基礎(chǔ)呼吸、真菌和革蘭氏陰性菌多度、微生物群落均勻性、土壤銨態(tài)氮等有顯著的交互作用。中國北方半干旱草原氮素和水分作為重要的限制因子通過微生物-土壤-植物的相互作用對微生物群落產(chǎn)生影響�？刂茖�(shí)驗(yàn)結(jié)果闡明了中國北方半干旱草原土壤微生物對全球變化多種驅(qū)動因子的響應(yīng)過程,揭示了植物群落和土壤理化性質(zhì)在生態(tài)過程中對微生物的調(diào)控作用,這將為理解土壤碳庫對全球變化多種驅(qū)動因子的反饋?zhàn)饔锰峁┮罁?jù),為全球碳循環(huán)模型研究提供數(shù)據(jù)支持,從而為減緩全球變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的負(fù)面影響提供策略。
[Abstract]:The effects of soil microbial community structure and respiration function on the global change are studied in this paper . The results are as follows : 1 . The soil microbial community structure and respiration function have a significant difference in response to global change . The experiment is based on four treatments : control ( C ) , temperature increase ( W ) , rain ( P ) and warming ( WP ) . Soil microbial biomass carbon , organic carbon , nitrate nitrogen and total nitrogen increased by 1 . 41 mol % and 0 . 45 mol % , respectively . Nitrogen and water in the semi - arid grassland in northern China have a significant interaction on microbial community , such as microbial soil - soil - plant interaction . The results of this experiment indicate that the soil carbon pool plays an important role in the global change of various driving factors . This will provide a basis for understanding the effects of soil carbon pools on the global change of various driving factors . This will provide a policy for understanding the negative impacts of global change on terrestrial ecosystems .

【學(xué)位授予單位】：河南大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：S812.2

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