生物質炭對稻田土壤氨氧化微生物的影響研究.pdf

1、隨著糧食產量需求的日益提高，大量化肥的施用導致了氨揮發(fā)、N2O排放和氮素淋濾流失等重大環(huán)境問題。作為應對全球氣候變化的新材料，生物質炭對土壤氮素物質循環(huán)的生態(tài)效應不容忽視。并且，由于氨氧化作用是硝化作用的限速步驟，其進程對氮素周轉具有決定性作用，因此，研究生物質炭輸入對稻田土壤氨氧化作用的影響及其機理，對提升稻田土壤氮肥利用率、有效遏制氮素流失和面源污染、促進稻作制農業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究針對生物質炭對稻田土壤氨氧化作用的影

2、響機理這一核心問題，選取五種不同類型稻田土壤，以水稻秸稈生物質炭為試材，研究了生物質炭對稻田土壤氮素物質周轉的影響，并結合微生物功能基因定量PCR與454高通量測序技術，分析了秸稈生物質炭輸入對稻田土壤氨氧化過程主要功能微生物菌群多樣性的影響。主要研究結果如下:
　　(1)以水稻秸稈生物質炭為試材，選取緯度梯度上五種不同類型的稻田土壤，探究了溫室栽培條件下生物質炭輸入對稻田土壤氮素物質循環(huán)的影響及其作用機理。結果表明，生物質炭輸入

3、對不同類型稻田土壤N2O排放量的影響有所不同，造成這種差異的主要原因可能是生物質炭對不同類型稻田土壤氨氧化作用影響不同。通過相關性分析證明土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細菌(AOB)的比例因土壤質地不同而有所差異;生物質炭輸入可以顯著促進稻田土壤AOB的豐度，并在一定程度上降低AOA的豐度。當土壤生態(tài)系統(tǒng)氨氧化功能微生物中AOA占據主導地位時，生物質炭的施入會抑制土壤氨氧化作用;當AOB為主要功能菌群時，生物質炭的施入將促進土壤氨氧

4、化作用。
　　(2)利用454高通量測序技術，分析了4年間稻田土壤氨氧化功能微生物對生物質炭人為輸入的響應機制。研究發(fā)現(xiàn)，生物質炭添加對稻田土壤AOA的多樣性有一定促進作用，但會降低AOA菌群豐度。這種現(xiàn)象產生的主要原因是稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)中AOA的優(yōu)勢菌群更適宜于生長在酸性環(huán)境中，而生物質炭的輸入提高了土壤環(huán)境pH值，抑制了該優(yōu)勢菌群的生長。生物質炭的外源輸入對AOB的種群數量影響不明顯，但會在一定程度上影響AOB的群落結構，且這