土壤自养微生物碳同化能力及其同化碳在不同碳库中的分配特征研究

发布时间：2019-09-24 04:42

【摘要】：土壤碳循环是陆地生态系统物质和能量流动的重要环节。土壤微生物同化大气CO2作为碳循环的一个重要环节,主要是由土壤中具有碳同化能力的自养微生物所调控的生物化学过程。在微生物同化大气C02过程的研究中,我们主要集中于农田生态系统碳同化过程。而自养微生物广泛分布于不同的生态系统中,具有很强的环境适应能力,可以在多种环境条件下如自然湿地、广阔草原和林地等生境中参与C02的同化过程。因而,从整个生物圈的物质和能量流角度来看,研究不同生态系统自养微生物的CO2同化功能及其同化碳的转化对于完善碳循环理论具有重要意义。本文采用14C连续标记技术结合密闭系统培养,定量研究了典型稻田土壤与自然土壤(草地土、林地土、湿地土)微生物同化碳向土壤系统的输入及其在土壤活性碳库、在土壤不同粒径及其腐殖质组分中的分配特征与贡献,结果表明：1)土壤自养微生物具有可观的C02同化潜力,在本实验条件下估算,全球每年表层(0-20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的大气CO2为0.85-9.3Pg。培养45 d后,8种供试土壤14C-SOC含量范围为17.45-190.79 mg-kg-1。 14C-SOC含量从高到低依次为湿地土壤稻田土壤草地土壤林地土壤。碳同化速率从高到低依次为湿地土壤稻田土壤草地土壤林地土壤。2) 自养微生物同化碳在土壤微生物量碳库中分配量高于土壤可溶性有机碳库,但不同类型土壤在不同活性碳库的分配特征不同。培养45d后,湿地土壤14C-DOC含量最高,为7.41 mg·kg-1,稻田土壤14C-DOC含量次之(平均含量为3.5 mg·kg-1),草地土壤为1.81 mg·kg-1,高于林地土壤(1.17 mg·kg-1)。与自养微生物同化碳在土壤可溶性碳库中的分配特征类似,湿地土壤14C-MBC含量最高(56.87 mg·kg-1),稻田土壤平均为12.41 mg·kg-1。草地土、林地土14C-MBC含量最少,分别只有2.21 mg·kg-1、2.11 mg·kg-1。水稻土和湿地土14C-MBC和14C-DOC含量均高于草地土和林地土。3)不同粒径团聚体中自养微生物同化碳的的含量呈显著性差异,且不同类型土壤自养微生物同化碳在不同粒径团聚体中的分配特征不同。在稻田土壤P2(嘉兴水稻土)、P3(常德冲积土)、P4(鹰潭水稻土)以及草原土、林地土中,自养微生物同化碳主要贮存在53μm团聚体中。但是对于稻田土壤P1(常德红壤)、P5(雷州水稻土)而言,250μmm团聚体14C含量最高,分别为88.86mg kg-1、62.00 mg kg-1。而湿地土壤中自养微生物同化碳则主要贮存在53-250μm团聚体中。4)土壤微生物同化碳在腐殖质组分中的分配也表现出显著性差异,且土壤类型不同腐殖质各组分14C含量不同。总体表现出胡敏素(14C_Hu)富啡酸(14C-FA)胡敏酸(14C-HA)。湿地土壤14C-Hu含量最高,达到134.37 mg·kg-1。稻田土壤14C-Hu含量范围为47.38-129.87 mg·kg-1。草地土壤和林地土壤分别为18.15 mg·kg-1、10.51 mg·kg-1。
【图文】：

水稻,团聚体,含量范围,腐殖质

Ｐａｄｄｙ邋ｓｏｉｌｓ逦Ｎａｔｕｒａｌ邋ｓｏｉｌｓ逡逑图５－５邋ＷＣ化连续标记４５邋ｄ后，±壤中团聚体腐殖质组分中的含量逡逑Ｆｉｇ．邋５－５邋Ｃｏｎ化ｎｔ邋ｏｆ邋Ｃ］４邋ｉｎ邋ｔｉｌｅ邋ｓｏｉｌ邋ｈｕｍｕｓ邋ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｏｄｅｒａｔｅ－ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ逡逑ａｆｔｅｒ邋４５过邋ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ，４00２邋ｌａｂｅｌｉｎｇ逡逑自然±壤中，湿地±腐殖质组分中也是Ｈｕ所含１NB最多，约为５８．％邋ｍｇ，ｋｇ－ｉ。逡逑其ＷＣ－ＦＡ含量只有１８．２８邋ｍｇ‘ｋｇ－１。略微化于！４Ｃ－ＨＡ的２．５１邋ｍｇ‘ｋｇ－ｉ。｜：地±和林逡逑地±中团聚体中腐殖质各组分１化含量都很低，，草地±邋ＷＣ－ＨＡ、ＷＣ－ＦＡ和ｗｃ－Ｈｕ逡逑含量分别为０．８８邋ｍｇ‘ｋｇ－１、０．９５邋ｍｇ－ｋｇ－ｉ、２．３２邋ｍｇ’ｋｇ－ｉ。林地±稍微高一点，分别为逡逑Ｉ．４７ｍｇ’ｋｇ－ｉ、１．２ｍｇ’ｋｇ＂ｉ、２．１邋ｍｇ－ｋｇ－ｉ。逡逑Ｓ．２．２．３微生物同化碳在小团累体腐殖质组分中的分配逡逑５种水稻±小团聚体中ｉ４Ｃ－Ｈｕ含量最高。Ｐ３、Ｐ４邋±壤，４Ｃ－ＨＡ含量低于ＭＣ－ＦＡ逡逑含量与之不同的是Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５３种水稻王均表现为和ＭＣ－ＨＡ含量要比ＭＣ－ＦＡ逡逑含量高。就Ｐ３邋±壤而言，＂Ｃ－ｍｉ含量达到５１．９４邋ｍｇ’ｋｇ－ｉ，＂Ｃ－ＨＡ和＂Ｃ－ＦＡ分别逡逑为７．６２ｍｇ？咕１、１０．８３ｍｇ‘ｋｇ－ｉ。水稻±小团聚体＂Ｃ－Ｈｕ含量范围为２．；１１－５１．９４逡逑ｍｇ’ｋｇ－ｉ

水稻,团聚体,含量范围,腐殖质

Ｐａｄｄｙ邋ｓｏｉｌｓ逦Ｎａｔｕｒａｌ邋ｓｏｉｌｓ逡逑图５－５邋ＷＣ化连续标记４５邋ｄ后，±壤中团聚体腐殖质组分中的含量逡逑Ｆｉｇ．邋５－５邋Ｃｏｎ化ｎｔ邋ｏｆ邋Ｃ］４邋ｉｎ邋ｔｉｌｅ邋ｓｏｉｌ邋ｈｕｍｕｓ邋ｆｒａｃｔｉｏｎａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｍｏｄｅｒａｔｅ－ａｇｇｒｅｇａｔｅｓ逡逑ａｆｔｅｒ邋４５过邋ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ，４00２邋ｌａｂｅｌｉｎｇ逡逑自然±壤中，湿地±腐殖质组分中也是Ｈｕ所含１NB最多，约为５８．％邋ｍｇ，ｋｇ－ｉ。逡逑其ＷＣ－ＦＡ含量只有１８．２８邋ｍｇ‘ｋｇ－１。略微化于！４Ｃ－ＨＡ的２．５１邋ｍｇ‘ｋｇ－ｉ。｜：地±和林逡逑地±中团聚体中腐殖质各组分１化含量都很低，草地±邋ＷＣ－ＨＡ、ＷＣ－ＦＡ和ｗｃ－Ｈｕ逡逑含量分别为０．８８邋ｍｇ‘ｋｇ－１、０．９５邋ｍｇ－ｋｇ－ｉ、２．３２邋ｍｇ’ｋｇ－ｉ。林地±稍微高一点，分别为逡逑Ｉ．４７ｍｇ’ｋｇ－ｉ、１．２ｍｇ’ｋｇ＂ｉ、２．１邋ｍｇ－ｋｇ－ｉ。逡逑Ｓ．２．２．３微生物同化碳在小团累体腐殖质组分中的分配逡逑５种水稻±小团聚体中ｉ４Ｃ－Ｈｕ含量最高。Ｐ３、Ｐ４邋±壤，４Ｃ－ＨＡ含量低于ＭＣ－ＦＡ逡逑含量与之不同的是Ｐ１、Ｐ２、Ｐ５３种水稻王均表现为和ＭＣ－ＨＡ含量要比ＭＣ－ＦＡ逡逑含量高。就Ｐ３邋±壤而言，＂Ｃ－ｍｉ含量达到５１．９４邋ｍｇ’ｋｇ－ｉ，＂Ｃ－ＨＡ和＂Ｃ－ＦＡ分别逡逑为７．６２ｍｇ？咕１、１０．８３ｍｇ‘ｋｇ－ｉ。水稻±小团聚体＂Ｃ－Ｈｕ含量范围为２．；１１－５１．９４逡逑ｍｇ’ｋｇ－ｉ
【学位授予单位】：中南林业科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S154.3

【参考文献】