淹水和好氣條件下土壤有機碳的礦化特征及其微生物機制.pdf

1、土壤有機碳是土壤重要組成成分，其含量的高低對保持土壤肥力和調(diào)控大氣中CO2濃度具有重要影響。土壤有機碳的礦化有利于土壤養(yǎng)分的釋放，對作物高產(chǎn)具有促進作用，但不利于土壤地力的維持，并且還會增加大氣中CO2的濃度，對全球氣候的變化具有重要影響。目前對土壤有機碳的礦化的研究大多集中在外加物料上，忽略了土壤本身有機碳礦化，對礦化過程中有機碳化學結(jié)構(gòu)變化和微生物學機制的研究還較少。本文通過室內(nèi)培養(yǎng)實驗，利用Biolog生態(tài)板、16S高通量測序技術

2、以及NMR固態(tài)核磁技術研究了土壤有機碳在淹水和好氣條件下的礦化規(guī)律，分析了土壤有機碳礦化過程中土壤有機質(zhì)化學結(jié)構(gòu)和細菌群落結(jié)構(gòu)的變化特征，探究了土壤有機碳化學結(jié)構(gòu)與微生物群落結(jié)構(gòu)之間的耦合關系，結(jié)果顯示::
　　(1)經(jīng)過360d的培養(yǎng)，淹水條件下土壤總有機碳下降8.68％，而在好氣條件下土壤總有機碳下降6.23％。土壤水溶性有機碳在淹水條件下的含量顯著高于其在好氣條件下的含量(p＜0.05）。土壤有機碳礦化過程的一級動力學方程表

3、明淹水條件下土壤有機碳的礦化速率常數(shù)為0.0095，顯著高于其在好氣條件下的礦化速率常數(shù)(0.0075)。
　　(2)土壤有機碳的化學結(jié)構(gòu)在淹水和好氣條件下存在明顯差異。淹水條件提高了土壤有機碳中烷基碳的相對含量，而好氣條件提高了羰基碳的相對含量，淹水條件下有較多的烷氧碳被礦化。淹水條件下土壤有機碳的芳香度，烷基碳/烷氧碳以及親水性/疏水性都高于好氣條件，表明淹水條件下土壤有機碳的活性組分被礦化為難降解組分，提高了土壤有機碳的穩(wěn)定

4、程度。
　　(3)淹水培養(yǎng)條件下，土壤微生物96h的平均光密度值(AWCD96h)在0-15d顯著低于其在好氣培養(yǎng)條件下的AWCD96h值，在30-60d二者差異不顯著，而在60-360d顯著高于其在好氣培養(yǎng)條件下AWCD96h值(p＜0.05)的規(guī)律。進一步分析不同種類碳源的利用特征發(fā)現(xiàn)，淹水條件下土壤微生物初期(0-15d)主要利用氨基酸類碳源，逐漸演變?yōu)槔梅铀犷?30-60d)和氨基酸類碳源(180-360d);而在好氣培

5、養(yǎng)條件下，則逐漸演替為主要利用多聚物類碳源(60-360d)。
　　(4)16S高通量測序結(jié)果表明，與好氣培養(yǎng)條件相比，淹水條件顯著提高了土壤細菌的Shannon指數(shù)和Eveness指數(shù)。淹水和好氣條件下土壤微生物的群落結(jié)構(gòu)朝不同方向演替，淹水條件下培養(yǎng)180d和360d的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似，而好氣條件下培養(yǎng)180d和360d的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)相似，但淹水和好氣條件培養(yǎng)至180d和360d的土壤微生物群落結(jié)構(gòu)明顯不同。淹水條

6、件下主要以黃單胞菌科(Xanthomonadaceae、)，噬纖維素菌科(Cytophagaceae)，Candidatus Nitrososphaera屬，紅螺菌科（Rhodospirillaceae）為主，而好氣條件下則主要以Kaistobacter，Gaiellaceae，Ellin6067，Chitinophagaceae，Ellin5301等細菌為主。
　　(5)淹水條件下提高了土壤可溶性有機碳的含量和土壤微生物的活性，