内源铁及添加碳对水稻土CH 4 和CO 2 排放的影响
发布时间：2024-11-03 00:35
全球变暖与大气中的温室气体浓度升高具有密切关系。近年来,我国水稻土壤地力的下降以及CH4和CO2等温室气体的大量排放已引起了学者们广泛关注。本研究以湖北省几种代表性的水稻土,采自潜江市的油菜-中稻轮作土（简称QR）和休闲/泡水-中稻土（简称QF）以及采自咸宁市的油菜-中稻轮作土（简称XR）和休闲/泡水-中稻土（简称XF）为对象,在室内培养条件下,研究了不同外源碳以及水分条件下的CH4和CO2排放特征及其影响因素;分析了土壤可溶性有机碳（DOC）与CH4和CO2排放关系以及氧化还原电位（Eh）、外源碳等对土壤有机碳矿化的影响;探讨了土壤内源铁的还原与CH4和CO2排放之间的耦合关系,并利用分子生物学手段研究了土壤的总细菌和铁还原细菌（FeRB）的群落多样性及组成结构,从分子生态驱动机制上解释了不同环境中的异化铁还原差异以及对土壤有机碳矿化的影响。主要研究结果如下:1.淹水条件下添加稻草以及稻草+尿素后,XR和QF土壤在培养期间的CH4累积排放量分别为969.53～1692.05和1739.36～1855.55 mg C kg-1,远高于非淹水条件（WFPS 80%）相同处理的CH4累积排放...
【文章页数】：119 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
缩略词表
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 稻田土壤固碳与温室气体排放
1.3 土壤中CH4和CO2的产生机理
1.4 土壤中CH4和CO2排放影响因子
1.4.1 土壤碳素
1.4.2 土壤矿质氮
1.4.3 土壤氧化还原状况
1.4.4 土壤铁、碳耦合作用
1.4.5 土壤铁氧化/还原细菌
1.5 研究的目标与内容
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线图
第二章 添加稻草对CH4、CO2排放及全球增温潜势的影响
2.1 前言
2.2 试验样品采集
2.3 实验方法
2.3.1 实验设计
2.3.2 气体及土壤指标分析
2.3.3 CH4和CO2的全球增温潜势(GWP)计算
2.3.4 数据分析
2.4 结果
2.4.1 CH4排放
2.4.2 CO2排放
2.4.3 CH4和CO2的GWP
2.4.4 土壤Eh
2.4.5 土壤DOC
2.5 讨论
2.5.1 水分对土壤有机碳的影响
2.5.2 不同稻草添加方式对土壤氮素的影响
2.6 小结
第三章 葡萄糖对CH4和CO2排放影响及铁的调节作用
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 土壤来源
3.2.2 土壤分析方法
3.2.3 室内培养
3.2.4 气体分析
3.2.5 Fe(II)产生速率计算及统计分析
3.3 结果
3.3.1 CH4排放
3.3.2 CO2排放
3.3.3 Fe(II)和Fe(III)的浓度
3.4.讨论
3.4.1 葡萄糖对水稻土CH4和CO2排放的影响
3.4.2 异化铁还原对水稻土CH4和CO2排放的影响
3.5.小结
第四章 蒽醌 2,6-二磺酸钠对CH4、CO2排放及异化铁还原影响
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 土壤采样及分析方法
4.2.2 室内培养
4.2.3 CH4和CO2排放通量计算及统计分析
4.3.结果
4.3.1 CH4排放
4.3.2 不同AQDS浓度下的CH4排放
4.3.3 CO2排放
4.3.4 不同浓度AQDS对CO2排放
4.3.5 Fe(II)产量
4.4 讨论
4.4.1 AQDS对土壤异化铁还原的影响
4.4.2 AQDS对土壤CH4和CO2排放的影响
4.5.小结
第五章 两种水稻土微生物群落多样性分析
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 土壤来源
5.2.2 土壤总DNA的提取和纯化
5.2.3 质粒和菌株
5.2.4 实验中所用培养基
5.2.5 溶液和缓冲液
5.2.6 酶及试剂盒
5.2.7 DNA的纯化
5.2.8 PCR扩增
5.2.9 PCR产物的TA克隆及感受态细胞的转化培养
5.2.10转化子质粒的提取和检测
5.2.11末端限制性片段长度多态性(T- RFLP)分析
5.3 实验结果
5.3.1 土壤的 16S rDNA PCR扩增
5.3.2 克隆子质粒提取及T-RFLP分析
5.4 讨论
5.5 小结
第六章 水稻土铁还原菌多样性分析
6.1 前言
6.2 材料和方法
6.2.1 样品采集及处理
6.2.2 FeRB富集培养
6.2.3 基因组提取及高通量测序
6.2.4 群落多样性和丰富度计算
6.2.5 群落结构与环境变量分析
6.2.6 不同土壤的异化铁还原实验
6.3 结果
6.3.1 相关分子实验结果
6.3.2 土壤中FeRB丰富度及多样性
6.3.3 FeRB群落组成与结构
6.3.4 Fe(II)浓度
6.3.5 FeRB分布与环境变量间的关系
6.5 讨论
6.5.1 本研究技术的优势
6.5.2 FeRB在不同分类层次下的差异及影响因素
6.5.3 试验中的一些新发现
6.6 小结
第七章 全文总结与展望
7.1 外源碳对土壤CH4和CO2排放影响
7.2 内源铁对土壤CH4和CO2排放影响
7.3 铁、碳耦合作用对土壤固碳的影响
7.4 铁还原细菌在土壤铁、碳元素循环中的作用
主要结论
主要创新点
不足之处和展望
参考文献
附录 攻博期间发表的论文
致谢
本文编号：4010404
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【学位级别】：博士
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中文摘要
Abstract
缩略词表
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 稻田土壤固碳与温室气体排放
1.3 土壤中CH4和CO2的产生机理
1.4 土壤中CH4和CO2排放影响因子
1.4.1 土壤碳素
1.4.2 土壤矿质氮
1.4.3 土壤氧化还原状况
1.4.4 土壤铁、碳耦合作用
1.4.5 土壤铁氧化/还原细菌
1.5 研究的目标与内容
1.5.1 研究目标
1.5.2 研究内容
1.5.3 技术路线图
第二章 添加稻草对CH4、CO2排放及全球增温潜势的影响
2.1 前言
2.2 试验样品采集
2.3 实验方法
2.3.1 实验设计
2.3.2 气体及土壤指标分析
2.3.3 CH4和CO2的全球增温潜势(GWP)计算
2.3.4 数据分析
2.4 结果
2.4.1 CH4排放
2.4.2 CO2排放
2.4.3 CH4和CO2的GWP
2.4.4 土壤Eh
2.4.5 土壤DOC
2.5 讨论
2.5.1 水分对土壤有机碳的影响
2.5.2 不同稻草添加方式对土壤氮素的影响
2.6 小结
第三章 葡萄糖对CH4和CO2排放影响及铁的调节作用
3.1 前言
3.2 材料与方法
3.2.1 土壤来源
3.2.2 土壤分析方法
3.2.3 室内培养
3.2.4 气体分析
3.2.5 Fe(II)产生速率计算及统计分析
3.3 结果
3.3.1 CH4排放
3.3.2 CO2排放
3.3.3 Fe(II)和Fe(III)的浓度
3.4.讨论
3.4.1 葡萄糖对水稻土CH4和CO2排放的影响
3.4.2 异化铁还原对水稻土CH4和CO2排放的影响
3.5.小结
第四章 蒽醌 2,6-二磺酸钠对CH4、CO2排放及异化铁还原影响
4.1 前言
4.2 材料与方法
4.2.1 土壤采样及分析方法
4.2.2 室内培养
4.2.3 CH4和CO2排放通量计算及统计分析
4.3.结果
4.3.1 CH4排放
4.3.2 不同AQDS浓度下的CH4排放
4.3.3 CO2排放
4.3.4 不同浓度AQDS对CO2排放
4.3.5 Fe(II)产量
4.4 讨论
4.4.1 AQDS对土壤异化铁还原的影响
4.4.2 AQDS对土壤CH4和CO2排放的影响
4.5.小结
第五章 两种水稻土微生物群落多样性分析
5.1 前言
5.2 材料与方法
5.2.1 土壤来源
5.2.2 土壤总DNA的提取和纯化
5.2.3 质粒和菌株
5.2.4 实验中所用培养基
5.2.5 溶液和缓冲液
5.2.6 酶及试剂盒
5.2.7 DNA的纯化
5.2.8 PCR扩增
5.2.9 PCR产物的TA克隆及感受态细胞的转化培养
5.2.10转化子质粒的提取和检测
5.2.11末端限制性片段长度多态性(T- RFLP)分析
5.3 实验结果
5.3.1 土壤的 16S rDNA PCR扩增
5.3.2 克隆子质粒提取及T-RFLP分析
5.4 讨论
5.5 小结
第六章 水稻土铁还原菌多样性分析
6.1 前言
6.2 材料和方法
6.2.1 样品采集及处理
6.2.2 FeRB富集培养
6.2.3 基因组提取及高通量测序
6.2.4 群落多样性和丰富度计算
6.2.5 群落结构与环境变量分析
6.2.6 不同土壤的异化铁还原实验
6.3 结果
6.3.1 相关分子实验结果
6.3.2 土壤中FeRB丰富度及多样性
6.3.3 FeRB群落组成与结构
6.3.4 Fe(II)浓度
6.3.5 FeRB分布与环境变量间的关系
6.5 讨论
6.5.1 本研究技术的优势
6.5.2 FeRB在不同分类层次下的差异及影响因素
6.5.3 试验中的一些新发现
6.6 小结
第七章 全文总结与展望
7.1 外源碳对土壤CH4和CO2排放影响
7.2 内源铁对土壤CH4和CO2排放影响
7.3 铁、碳耦合作用对土壤固碳的影响
7.4 铁还原细菌在土壤铁、碳元素循环中的作用
主要结论
主要创新点
不足之处和展望
参考文献
附录 攻博期间发表的论文
致谢
本文编号：4010404
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