亚热带森林红壤剖面和根际氮循环功能基因丰度特征研究
发布时间：2021-08-21 17:36
土壤氮（N）循环是生态系统土壤元素循环的核心之一。氮循环微生物驱动土壤氮循环,其特征影响整个土壤生物地球化学循环过程。土壤氮循环功能基因包括矿化（chiA）、固氮（nifH）、硝化作用限速步骤细菌与古菌的氨氧化（AOB、AOA）、反硝化（nirS、nirK）等,编码土壤氮循环关键过程的关键功能微生物。土壤氮循环功能基因丰度可表征土壤氮矿化、固氮、硝化、反硝化过程的潜在能力,氮循环功能基因的研究对氮素养分供应、硝酸盐淋失、温室气体中的N2O排放具有重要意义。本研究以江西省千烟洲亚热带森林红壤为研究对象,选取了马尾松,针阔混交林和自然恢复的针阔混交林,挖掘从地表到基岩的土壤剖面,每个剖面分7个层次,共获得21个土壤样品。在杉木（AM）、马尾松和湿地松（ECM）的纯林内各选5棵树木,分别采集根际土壤和一级根系,共获得15个根际土壤样品。通过实时荧光定量PCR方法测定剖面和根际土壤氮循环功能基因的丰度;测定土壤理化性质;采用镜检法测定3个树种一级根的菌根侵染率。通过冗余分析及pearson’s相关分析研究氮循环功能基因丰度与土壤环境因子的相关性。分析亚热带森林红壤垂直梯度...
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土壤氮循环过程及相关编码基因（Elsasetal，2019）
沈阳农业大学硕士学位论文13的。1.2.2剖面氮循环功能基因近20年来，人们对各类生态系统剖面土壤养分循环展开了广泛的研究。探究了剖面土壤的温度和湿度、植物多样性、土壤pH、养分含量以及微生物群落特征。Tang等（2017）在长白山温带森林与鼎湖山亚热带森林的研究发现，土壤养分随土壤剖面深度的增加而增加，养分化学计量比在不同土层具有不同的特征（图1-2）。Nelson等（2016）等研究发现，在土壤剖面上，各土层之间环境因素和养分含量等均存在巨大的差异，影响土壤微生物及其编码基因的丰度（Allisonetal，2013；Songetal，2019）。过去的研究发现，土壤养分含量和土壤微生物生物量，均会随着土壤剖面深度的增加而降低，这一结果导致了土壤不同功能微生物在剖面不同土层占据不同的生态位（Eilersetal，2012；Lietal，2018）。图1-2土壤理化性质随土层深度的变化（Tangetal，2017）Fig1-2Changesofsoilphysicalandchemicalpropertieswithsoildepth（Tangetal,2017）图注：TC：总碳；TN：总氮；TP：总磷；DOC：溶解无机碳；NO3—N：硝态氮；NH4+-N：铵态氮；AP：有效磷；AN/AP：有效氮磷比；TC/TN：总碳氮比；pH：土壤酸碱度微生物是土壤N循环过程的重要驱动因素（Levy-Boothetal，2014），通过改变在土壤剖面垂直梯度分布的绝对或相对丰度来响应这些环境因子的改变（Allisonetal2013）。Tang等（2016）在亚热带森林红壤丘陵区开展的研究结果表明，土壤P含量、pH和氧化还原电位是影响亚热带森林红壤氮循环微生物分布特征的重要因素。Tang
沈阳农业大学硕士学位论文15图1-3土壤中微生物热点的概念图（Kuzyakov&Blagodatskaya，2015）Fig1-3Conceptofmicrobialhotspotsinsoil（Kuzyakov&Blagodatskaya,2015）目前，已经对不同植物的根际效应的差异展开了广泛研究。研究的方向主要集中于农田生态系统和草地中（Kuzyakovetal，2000；Jonesetal，2004；Patersonetal，2003）。缺乏在森林和亚热带生态系统中开展对树木根际的数量以及对生态环境的影响的研究（Hobbieetal，1992；Phillips&Fahey，2006）。已有的对树木根际的研究主要集中在幼苗阶段。这些研究提供的结果对于探究研究森林生态系统根际及其对生态环境的影响是非常有限的，并且有些信息是存在矛盾的。例如，Cardon等（2002）和Turpault等（2005）的研究发现，根际土壤中的有效氮（N）和磷（P）比非根际土壤更高；Chen等（2002）的研究发现了与此完全相反的结果；而Ehrenfeld等（1997）的研究结果得出根际土壤中的有效氮（N）和磷（P）与非根际土壤中相等。因为森林生态系统中的树木根际的养分循环与盆栽幼苗是明显不同的，且不同树种根际的养分循环也存在差异，这与植物的根系的特性和活动密不可分（Lovettetal，2004）。Calvaruso等（2011）的研究发现不同树种对根际中的养分循环和生态系统过程可能具有不同影响。Yin等（2014）的研究结果表明，如果生态系统环境条件改变，植物的根系通过进行生理上的调整，例如改变根系分泌物的量和分泌速率对环境的改变进行反溃通过比较不同树种的养分吸收能力了解影响土壤的过程，对探究根际养分循环的差异尤为重要。目前，比较不同树种养分获取能力的研究非常有限（Phillips&Fahey，2006）。因此，了解不同树种的根际养分循环是十分重要的（Jonesetal，2004）。Guan等(2016)对亚热带杉?
【参考文献】：
期刊论文
[1]红壤地区土壤物理性质研究[J]. 潘俊,张毅,邹芹. 绿色科技. 2019(16)
[2]土壤调配氮素迁移转化的机理[J]. 张金波,程谊,蔡祖聪. 地球科学进展. 2019(01)
[3]增温和隔离降雨对亚热带森林土壤N2O通量的影响[J]. 唐偲頔,张政,蔡小真,郭剑芬,杨玉盛. 应用生态学报. 2017(10)
[4]森林土壤氮转化与循环研究进展[J]. 毛超,漆良华. 世界林业研究. 2015(02)
[5]土壤氮素转化的关键微生物过程及机制[J]. 贺纪正,张丽梅. 微生物学通报. 2013(01)
[6]氨氧化微生物生态学与氮循环研究进展[J]. 贺纪正,张丽梅. 生态学报. 2009(01)
[7]湿地植物根系泌氧的特征[J]. 邓泓,叶志鸿,黄铭洪. 华东师范大学学报(自然科学版). 2007(06)
[8]好氧氨氧化菌的种群生态学研究进展[J]. 郝永俊,吴松维,吴伟祥,陈英旭. 生态学报. 2007(04)
[9]川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的硝化和反硝化作用[J]. 刘义,陈劲松,刘庆,吴彦. 植物生态学报. 2006(01)
[10]小流域治理20年后的千烟洲植物多样性[J]. 刘琪璟,胡理乐,李轩然. 植物生态学报. 2005(05)
硕士论文
[1]黄土高原油松人工林参与土壤氮循环功能微生物群落结构研究[D]. 罗蓉.西北农林科技大学 2018
本文编号：3356041
【文章来源】：沈阳农业大学辽宁省
【文章页数】：62 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
土壤氮循环过程及相关编码基因（Elsasetal，2019）
沈阳农业大学硕士学位论文13的。1.2.2剖面氮循环功能基因近20年来，人们对各类生态系统剖面土壤养分循环展开了广泛的研究。探究了剖面土壤的温度和湿度、植物多样性、土壤pH、养分含量以及微生物群落特征。Tang等（2017）在长白山温带森林与鼎湖山亚热带森林的研究发现，土壤养分随土壤剖面深度的增加而增加，养分化学计量比在不同土层具有不同的特征（图1-2）。Nelson等（2016）等研究发现，在土壤剖面上，各土层之间环境因素和养分含量等均存在巨大的差异，影响土壤微生物及其编码基因的丰度（Allisonetal，2013；Songetal，2019）。过去的研究发现，土壤养分含量和土壤微生物生物量，均会随着土壤剖面深度的增加而降低，这一结果导致了土壤不同功能微生物在剖面不同土层占据不同的生态位（Eilersetal，2012；Lietal，2018）。图1-2土壤理化性质随土层深度的变化（Tangetal，2017）Fig1-2Changesofsoilphysicalandchemicalpropertieswithsoildepth（Tangetal,2017）图注：TC：总碳；TN：总氮；TP：总磷；DOC：溶解无机碳；NO3—N：硝态氮；NH4+-N：铵态氮；AP：有效磷；AN/AP：有效氮磷比；TC/TN：总碳氮比；pH：土壤酸碱度微生物是土壤N循环过程的重要驱动因素（Levy-Boothetal，2014），通过改变在土壤剖面垂直梯度分布的绝对或相对丰度来响应这些环境因子的改变（Allisonetal2013）。Tang等（2016）在亚热带森林红壤丘陵区开展的研究结果表明，土壤P含量、pH和氧化还原电位是影响亚热带森林红壤氮循环微生物分布特征的重要因素。Tang
沈阳农业大学硕士学位论文15图1-3土壤中微生物热点的概念图（Kuzyakov&Blagodatskaya，2015）Fig1-3Conceptofmicrobialhotspotsinsoil（Kuzyakov&Blagodatskaya,2015）目前，已经对不同植物的根际效应的差异展开了广泛研究。研究的方向主要集中于农田生态系统和草地中（Kuzyakovetal，2000；Jonesetal，2004；Patersonetal，2003）。缺乏在森林和亚热带生态系统中开展对树木根际的数量以及对生态环境的影响的研究（Hobbieetal，1992；Phillips&Fahey，2006）。已有的对树木根际的研究主要集中在幼苗阶段。这些研究提供的结果对于探究研究森林生态系统根际及其对生态环境的影响是非常有限的，并且有些信息是存在矛盾的。例如，Cardon等（2002）和Turpault等（2005）的研究发现，根际土壤中的有效氮（N）和磷（P）比非根际土壤更高；Chen等（2002）的研究发现了与此完全相反的结果；而Ehrenfeld等（1997）的研究结果得出根际土壤中的有效氮（N）和磷（P）与非根际土壤中相等。因为森林生态系统中的树木根际的养分循环与盆栽幼苗是明显不同的，且不同树种根际的养分循环也存在差异，这与植物的根系的特性和活动密不可分（Lovettetal，2004）。Calvaruso等（2011）的研究发现不同树种对根际中的养分循环和生态系统过程可能具有不同影响。Yin等（2014）的研究结果表明，如果生态系统环境条件改变，植物的根系通过进行生理上的调整，例如改变根系分泌物的量和分泌速率对环境的改变进行反溃通过比较不同树种的养分吸收能力了解影响土壤的过程，对探究根际养分循环的差异尤为重要。目前，比较不同树种养分获取能力的研究非常有限（Phillips&Fahey，2006）。因此，了解不同树种的根际养分循环是十分重要的（Jonesetal，2004）。Guan等(2016)对亚热带杉?
【参考文献】：
期刊论文
[1]红壤地区土壤物理性质研究[J]. 潘俊,张毅,邹芹. 绿色科技. 2019(16)
[2]土壤调配氮素迁移转化的机理[J]. 张金波,程谊,蔡祖聪. 地球科学进展. 2019(01)
[3]增温和隔离降雨对亚热带森林土壤N2O通量的影响[J]. 唐偲頔,张政,蔡小真,郭剑芬,杨玉盛. 应用生态学报. 2017(10)
[4]森林土壤氮转化与循环研究进展[J]. 毛超,漆良华. 世界林业研究. 2015(02)
[5]土壤氮素转化的关键微生物过程及机制[J]. 贺纪正,张丽梅. 微生物学通报. 2013(01)
[6]氨氧化微生物生态学与氮循环研究进展[J]. 贺纪正,张丽梅. 生态学报. 2009(01)
[7]湿地植物根系泌氧的特征[J]. 邓泓,叶志鸿,黄铭洪. 华东师范大学学报(自然科学版). 2007(06)
[8]好氧氨氧化菌的种群生态学研究进展[J]. 郝永俊,吴松维,吴伟祥,陈英旭. 生态学报. 2007(04)
[9]川西亚高山针叶林不同恢复阶段土壤的硝化和反硝化作用[J]. 刘义,陈劲松,刘庆,吴彦. 植物生态学报. 2006(01)
[10]小流域治理20年后的千烟洲植物多样性[J]. 刘琪璟,胡理乐,李轩然. 植物生态学报. 2005(05)
硕士论文
[1]黄土高原油松人工林参与土壤氮循环功能微生物群落结构研究[D]. 罗蓉.西北农林科技大学 2018
本文编号：3356041
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