模拟气候变化条件下稻麦轮作水稻土土壤微生物群落结构和活性的变化
发布时间：2022-01-25 17:28
以气候变暖为主要特征的全球气候变化已经日益对全球自然环境和社会经济活动产生重大影响,成为全球可持续发展的研究挑战。IPCC报告表明,1906-2005年间全球地表温度上升了0.74℃,预计本世纪末大气中CO2浓度将增加到550～970 ppm,地表温度仍将升高1.1-6.4℃。全球气候变化通过大气温度升高和气CO2浓度增高、降水量变化等气候资源的分布变化以及高温热浪、干旱、冰雹等极端性气象事件的频发,对农业生产构成气候资源变劣的趋势性的影响和极端性气象事件的灾害性影响,对未来农业生产产生深远的影响,严重制约我国粮食安全保障和农业产业的长远发展。在农田层面,气候变化不但影响作物的生物学过程和物候过程,而且通过对土壤、作物-微生物的相互作物影响养分循环和利用,进而影响土壤肥力和作物生产力。土壤微生物是农田生态系统过程的驱动着和调节者,在农田生态系统的气候变化稳定性上具有举足轻重的作用。探讨气候变化条件下农田土壤微生物群落结构及其多样性变化,分析其对农田土壤养分循环和作物生长的可能影响,有助于认识气候变化对土壤质量和功能等作用的机理,并为发展农田生产应对气候变化的技术途径和措施提供科学依据。...
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 全球气候变化与农业
1.1.1 全球气候变化
1.1.2 气候变化对农业的影响
1.1.3 中国气候变化态势及其对农业的影响
1.1.4 农业土壤固碳与全球气候变化
1.2 土壤微生物
1.2.1 土壤微生物多样性
1.2.2 土壤微生物多样性的影响因素
1.2.3 土壤微生物的生态系统功能
1.2.4 土壤微生物多样性的研究方法
1.3 全球气候变化对土壤微生物的影响
1.3.1 土壤微生物生物量
1.3.2 土壤呼吸
1.3.3 土壤酶活性
1.3.4 土壤细菌和真菌群落结构及丰度
1.3.5 土壤氮循化相关微生物及活性
1.4 本论文研究目的、内容和技术路线
1.4.1 目的及意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
第二章 稻麦轮作模拟气候变化系统平台
2.1 研究地区概况
2.2 平台系统结构
2.2.1 大气CO_2浓度升高控制系统
2.2.2 红外升温控制系统
2.3 平台调控及数据观测
第三章 模拟气候变化下水稻季土壤微生物群落结构和活性变化
3.1 引言
3.2 材料和方法
3.2.1 土壤样品的采集和处理
3.2.2 土壤微生物量碳的测定
3.2.3 土壤基础呼吸和酶活性的测定
3.2.4 土壤总DNA的提取
3.2.5 土壤真菌、细菌和古菌丰度的测定—定量PCR技术(qPCR)
3.2.6 土壤真菌、细菌和古菌群落结构多样性分析—末端限制片段多态性分析(T-RFLP)技术
3.2.7 细菌和古菌16S rDNA克隆文库构建
3.2.8 数据处理
3.3 结果分析
3.3.1 土壤pH和微生物生物量碳
3.3.2 土壤基础呼吸和酶活性
3.3.3 土壤真菌、细菌和古菌丰度
3.3.4 土壤细菌、真菌和古菌群落结构
3.3.5 土壤细菌和古菌群落组成
3.4 讨论
3.4.1 模拟气候变化对水稻季土壤基础呼吸的影响
3.4.2 模拟气候变化对水稻季土壤细菌、真菌和古菌群落的影响
3.5 小结
第四章 模拟气候变化下水稻季土壤氮循环功能微生物群落结构和活性变化
4.1 引言
4.2 材料和方法
4.2.1 土壤样品的采集和处理
4.2.2 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度的测定
4.2.3 土壤硝化速率和反硝化速率的测定
4.2.4 土壤总DNA的提取
4.2.5 土壤AOA、AOB和反硝化细菌丰度的测定
4.2.6 土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构多样性分析
4.2.7 数据处理
4.3 结果分析
4.3.1 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度的影响
4.3.2 土壤AOA、AOB和反硝化细菌丰度的影响
4.3.3 土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构的影响
4.3.4 土壤硝化和反硝化速率的影响
4.4 讨论
4.4.1 模拟气候变化下水稻季土壤硝化和反硝化微生物群落的变化
4.4.2 模拟气候变化下水稻季土壤硝化和反硝化速率变化
4.5 小结
第五章 模拟气候变化对小麦季土壤微生物群落结构和活性的影响
5.1 引言
5.2 材料和方法
5.2.1 土壤样品的采集和处理
5.2.2 土壤微生物量碳的测定
5.2.3 土壤基础呼吸和酶活性的测定
5.2.4 土壤总DNA的提取
5.2.5 土壤细菌、真菌和古菌丰度的测定
5.2.6 土壤细菌、真菌和古菌群落结构多样性分析
5.2.7 数据处理
5.3 结果分析
5.3.1 土壤微生物量碳和土壤基础呼吸
5.3.2 土壤酶活性
5.3.3 土壤真菌、细菌和古菌丰度
5.3.4 小麦季土壤细菌、真菌和古菌群落结构
5.4 讨论
5.4.1 模拟气候变化对小麦季土壤基础呼吸的影响
5.4.2 模拟气候变化对小麦季土壤细菌、真菌和古菌群落的影响
5.5 小结
第六章 模拟气候变化对小麦季土壤氮循环功能微生物群落结构和活性的影响
6.1 引言
6.2 材料和方法
6.2.1 土壤样品的采集和处理
6.2.2 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度的测定
6.2.3 土壤硝化速率的测定
6.2.4 土壤总DNA的提取
6.2.5 土壤氨氧化菌和反硝化细菌丰度的测定
6.2.6 土壤氨氧化菌和反硝化细菌群落结构多样性分析
6.2.7 数据处理
6.3 结果分析
6.3.1 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度
6.3.2 土壤AOA、AOB和反硝化细菌丰度
6.3.3 土壤氨AOA、AOB和反硝化细菌群落结构
6.3.4 土壤硝化活性
6.4 讨论
6.4.1 模拟气候变化对小麦季土壤硝化和反硝化微生物群落的影响
6.4.2 模拟气候变化对小麦季土壤硝化速率的影响
6.5 小结
第七章 全文讨论、主要结论、创新点与研究不足
7.1 全文讨论
7.1.1 模拟气候变化对土壤微生物丰度、群落及活性的影响特点
7.1.2 模拟气候变化对土壤微生物群落及活性影响的水旱季差异
7.2 主要结论
7.3 创新点
7.4 研究不足与展望
参考文献
缩略语一览表
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤生态系统微生物多样性-稳定性关系的思考[J]. 贺纪正,李晶,郑袁明. 生物多样性. 2013(04)
[2]微生物介导的碳氮循环过程对全球气候变化的响应[J]. 沈菊培,贺纪正. 生态学报. 2011(11)
[3]模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落的影响[J]. 王蓓,孙庚,罗鹏,王志远,张艳博,吴宁,罗光荣. 应用与环境生物学报. 2011(02)
[4]全球变化对陆地生态系统的影响研究[J]. 朱连奇,许立民. 地域研究与开发. 2011(02)
[5]西北半干旱雨养农业区薯麦轮作FACE平台简介[J]. 赵鸿,张强,李耀辉,倾继祖,王润元,杨启国,王鹤龄,仝乘风,魏强. 干旱气象. 2011(01)
[6]土壤微生物生物量的研究进展[J]. 张成霞,南志标. 草业科学. 2010(06)
[7]气候变化对中国农业的影响[J]. 孙智辉,王春乙. 科技导报. 2010(04)
[8]气候变暖背景下森林土壤碳循环研究进展[J]. 卫云燕,尹华军,刘庆,黎云祥. 应用与环境生物学报. 2009(06)
[9]种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响[J]. 董艳,董坤,郑毅,田芝花,鲁耀,汤利. 农业环境科学学报. 2009(03)
[10]中国近百年温度曲线的对比分析[J]. 唐国利,丁一汇,王绍武,任国玉,刘洪滨,张莉. 气候变化研究进展. 2009(02)
本文编号：3608948
【文章来源】：南京农业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：117 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 文献综述
1.1 全球气候变化与农业
1.1.1 全球气候变化
1.1.2 气候变化对农业的影响
1.1.3 中国气候变化态势及其对农业的影响
1.1.4 农业土壤固碳与全球气候变化
1.2 土壤微生物
1.2.1 土壤微生物多样性
1.2.2 土壤微生物多样性的影响因素
1.2.3 土壤微生物的生态系统功能
1.2.4 土壤微生物多样性的研究方法
1.3 全球气候变化对土壤微生物的影响
1.3.1 土壤微生物生物量
1.3.2 土壤呼吸
1.3.3 土壤酶活性
1.3.4 土壤细菌和真菌群落结构及丰度
1.3.5 土壤氮循化相关微生物及活性
1.4 本论文研究目的、内容和技术路线
1.4.1 目的及意义
1.4.2 研究内容
1.4.3 技术路线
第二章 稻麦轮作模拟气候变化系统平台
2.1 研究地区概况
2.2 平台系统结构
2.2.1 大气CO_2浓度升高控制系统
2.2.2 红外升温控制系统
2.3 平台调控及数据观测
第三章 模拟气候变化下水稻季土壤微生物群落结构和活性变化
3.1 引言
3.2 材料和方法
3.2.1 土壤样品的采集和处理
3.2.2 土壤微生物量碳的测定
3.2.3 土壤基础呼吸和酶活性的测定
3.2.4 土壤总DNA的提取
3.2.5 土壤真菌、细菌和古菌丰度的测定—定量PCR技术(qPCR)
3.2.6 土壤真菌、细菌和古菌群落结构多样性分析—末端限制片段多态性分析(T-RFLP)技术
3.2.7 细菌和古菌16S rDNA克隆文库构建
3.2.8 数据处理
3.3 结果分析
3.3.1 土壤pH和微生物生物量碳
3.3.2 土壤基础呼吸和酶活性
3.3.3 土壤真菌、细菌和古菌丰度
3.3.4 土壤细菌、真菌和古菌群落结构
3.3.5 土壤细菌和古菌群落组成
3.4 讨论
3.4.1 模拟气候变化对水稻季土壤基础呼吸的影响
3.4.2 模拟气候变化对水稻季土壤细菌、真菌和古菌群落的影响
3.5 小结
第四章 模拟气候变化下水稻季土壤氮循环功能微生物群落结构和活性变化
4.1 引言
4.2 材料和方法
4.2.1 土壤样品的采集和处理
4.2.2 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度的测定
4.2.3 土壤硝化速率和反硝化速率的测定
4.2.4 土壤总DNA的提取
4.2.5 土壤AOA、AOB和反硝化细菌丰度的测定
4.2.6 土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构多样性分析
4.2.7 数据处理
4.3 结果分析
4.3.1 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度的影响
4.3.2 土壤AOA、AOB和反硝化细菌丰度的影响
4.3.3 土壤AOA、AOB和反硝化细菌群落结构的影响
4.3.4 土壤硝化和反硝化速率的影响
4.4 讨论
4.4.1 模拟气候变化下水稻季土壤硝化和反硝化微生物群落的变化
4.4.2 模拟气候变化下水稻季土壤硝化和反硝化速率变化
4.5 小结
第五章 模拟气候变化对小麦季土壤微生物群落结构和活性的影响
5.1 引言
5.2 材料和方法
5.2.1 土壤样品的采集和处理
5.2.2 土壤微生物量碳的测定
5.2.3 土壤基础呼吸和酶活性的测定
5.2.4 土壤总DNA的提取
5.2.5 土壤细菌、真菌和古菌丰度的测定
5.2.6 土壤细菌、真菌和古菌群落结构多样性分析
5.2.7 数据处理
5.3 结果分析
5.3.1 土壤微生物量碳和土壤基础呼吸
5.3.2 土壤酶活性
5.3.3 土壤真菌、细菌和古菌丰度
5.3.4 小麦季土壤细菌、真菌和古菌群落结构
5.4 讨论
5.4.1 模拟气候变化对小麦季土壤基础呼吸的影响
5.4.2 模拟气候变化对小麦季土壤细菌、真菌和古菌群落的影响
5.5 小结
第六章 模拟气候变化对小麦季土壤氮循环功能微生物群落结构和活性的影响
6.1 引言
6.2 材料和方法
6.2.1 土壤样品的采集和处理
6.2.2 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度的测定
6.2.3 土壤硝化速率的测定
6.2.4 土壤总DNA的提取
6.2.5 土壤氨氧化菌和反硝化细菌丰度的测定
6.2.6 土壤氨氧化菌和反硝化细菌群落结构多样性分析
6.2.7 数据处理
6.3 结果分析
6.3.1 土壤NH_4~+-N和NO_3~--N浓度
6.3.2 土壤AOA、AOB和反硝化细菌丰度
6.3.3 土壤氨AOA、AOB和反硝化细菌群落结构
6.3.4 土壤硝化活性
6.4 讨论
6.4.1 模拟气候变化对小麦季土壤硝化和反硝化微生物群落的影响
6.4.2 模拟气候变化对小麦季土壤硝化速率的影响
6.5 小结
第七章 全文讨论、主要结论、创新点与研究不足
7.1 全文讨论
7.1.1 模拟气候变化对土壤微生物丰度、群落及活性的影响特点
7.1.2 模拟气候变化对土壤微生物群落及活性影响的水旱季差异
7.2 主要结论
7.3 创新点
7.4 研究不足与展望
参考文献
缩略语一览表
攻读博士学位期间发表的论文
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤生态系统微生物多样性-稳定性关系的思考[J]. 贺纪正,李晶,郑袁明. 生物多样性. 2013(04)
[2]微生物介导的碳氮循环过程对全球气候变化的响应[J]. 沈菊培,贺纪正. 生态学报. 2011(11)
[3]模拟升温和放牧对高寒草甸土壤微生物群落的影响[J]. 王蓓,孙庚,罗鹏,王志远,张艳博,吴宁,罗光荣. 应用与环境生物学报. 2011(02)
[4]全球变化对陆地生态系统的影响研究[J]. 朱连奇,许立民. 地域研究与开发. 2011(02)
[5]西北半干旱雨养农业区薯麦轮作FACE平台简介[J]. 赵鸿,张强,李耀辉,倾继祖,王润元,杨启国,王鹤龄,仝乘风,魏强. 干旱气象. 2011(01)
[6]土壤微生物生物量的研究进展[J]. 张成霞,南志标. 草业科学. 2010(06)
[7]气候变化对中国农业的影响[J]. 孙智辉,王春乙. 科技导报. 2010(04)
[8]气候变暖背景下森林土壤碳循环研究进展[J]. 卫云燕,尹华军,刘庆,黎云祥. 应用与环境生物学报. 2009(06)
[9]种植年限和种植模式对设施土壤微生物区系和酶活性的影响[J]. 董艳,董坤,郑毅,田芝花,鲁耀,汤利. 农业环境科学学报. 2009(03)
[10]中国近百年温度曲线的对比分析[J]. 唐国利,丁一汇,王绍武,任国玉,刘洪滨,张莉. 气候变化研究进展. 2009(02)
本文编号：3608948
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