辽东山区不同森林恢复类型土壤有机碳固存的微生物学机理
发布时间：2022-08-08 15:22
植被恢复可以通过改善土壤理化性质、提高土壤肥力、增加土壤碳储量来提高生态效益。因此,阐明不同植被类型生态恢复过程中土壤有机碳及其稳定性的变化规律,准确评估区域尺度上的土壤有机碳储存及其变化趋势对于有效管理陆地生态系统非常重要。为了探究不同植被恢复土壤有机碳固存的微生物学机理,我们通过宏基因组测序研究了碳反应所涉及的土壤微生物、代谢通路和功能基因的类型,采用固体交叉极化魔角自旋13C核磁共振测定不同土壤有机碳化学结构及其稳定性,并分析了不同植被类型土壤有机碳与微生物群落及功能基因间的相互关系。研究结果表明:（1）与针叶林（落叶松人工林、红松人工林）和针阔混交林相比,阔叶林（核桃楸林、蒙古栎林）能更好的提高土壤全碳、全氮、速效氮、可溶性有机碳和微生物量碳的含量。（2）不同植被类型土壤有机碳以烷氧碳为主（45.36%-48.12%）,依次是烷基碳（17.14%–21.84%）,芳香碳（17.34%–20.69%）和羧基羰基碳（13.61%–15.82%）。阔叶林（核桃楸林、蒙古栎林）土壤具有较高芳香碳、芳香度、芳香碳/烷氧碳和较低的Aliphatic/aromatic和...
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 土壤有机碳库相关研究进展
1.2.2 植被恢复与土壤有机碳库研究进展
1.2.3 土壤有机碳及其稳定性
1.2.4 植被恢复对土壤微生物的影响
1.2.5 土壤微生物与土壤有机碳的互作关系
1.2.6 微生物介导的土壤碳循环过程相关研究
1.3 课题研究的主要内容
1.4 研究目的与意义
1.5 拟解决的科学问题
1.6 创新点
1.7 技术路线
第二章 不同森林恢复类型土壤有机碳及其化学结构研究
2.1 研究区概况
2.2 研究方法
2.2.1 土壤样品的采集
2.2.2 土壤化学性质的测定
2.2.3 土壤有机碳化学结构的测定
2.2.4 数据分析
2.3 结果与分析
2.3.1 不同植被类型土壤化学特性分析
2.3.2 不同植被类型土壤有机碳化学结构特征分析
2.4 本章小结
第三章 不同森林恢复类型土壤微生物碳代谢功能多样性研究
3.1 材料与方法
3.1.1 土壤样品采集
3.1.2 Biolog-Eco测定
3.1.3 平均吸光值测定
3.1.4 功能多样性指数的计算
3.1.5 数据分析
3.2 结果与分析
3.2.1 土壤微生物的群落对碳源的利用特征
3.2.2 土壤微生物群落功能多样性指数的变化
3.2.3 土壤微生物生理碳代谢指纹图谱分析
3.2.4 土壤微生物对碳源利用多样性的主成分分析
3.2.5 土壤环境因子与土壤微生物功能多样性的相关关系
3.3 本章小结
第四章 不同森林恢复类型土壤细菌群落结构特征研究
4.1 材料与方法
4.1.1 土壤样品采集
4.1.2 DNA提取及扩增测序
4.1.3 生物信息学分析
4.1.4 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 土壤细菌群落多样性分析
4.2.2 土壤细菌群落组成分析
4.2.3 不同植被类型细菌群落网络结构差异
4.2.4 土壤环境因子与细菌群落组成的相关性分析
4.3 本章小结
第五章 不同森林恢复类型土壤真菌群落结构特征研究
5.1 材料与方法
5.1.1 土壤样品的采集
5.1.2 DNA提取及扩增测序
5.1.3 生物信息学分析
5.1.4 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 不同植被类型土壤真菌群落多样性特征
5.2.2 不同植被类型土壤真菌群落结构特征
5.2.3 不同植被类型真菌群落关联网络结构差异
5.2.4 土壤真菌群落结构与土壤环境因子的相关性
5.3 本章小结
第六章 不同森林恢复类型土壤微生物碳代谢通路研究
6.1 材料与方法
6.1.1 土壤样品的采集
6.1.2 宏基因组DNA提取和鸟枪测序
6.1.3 宏基因组序列分析、组装和功能注释
6.1.4 非冗余(Non-redundant)序列集的构建
6.1.5 宏基因组基因预测与功能注释
6.1.6 数据统计分析
6.2 结果与分析
6.2.1 基于全基因组不同植被类型土壤微生物群落特征
6.2.2 基于KEGG不同植被类型土壤微生物碳循环相关功能特征
6.2.3 基于CAZy不同植被类型土壤微生物碳循环相关功能特征
6.2.4 土壤微生物碳循环通路与土壤环境因子的相关性
6.3 本章小结
第七章 不同森林恢复类型土壤碳代谢功能基因研究
7.1 材料与方法
7.1.1 土壤样品的采集与处理
7.1.2 数据处理
7.2 结果与分析
7.2.1 不同植被类型土壤碳循环功能相关基因
7.2.2 参与碳循环的主要微生物类群
7.2.3 不同植被类型土壤有机碳对应大分子化合物的代谢
7.2.4 土壤功能基因与土壤环境因子间的相关性
7.2.5 土壤微生物群落结构与土壤有机碳化学结构相关性
7.3 本章小结
第八章 讨论与结论
8.1 讨论
8.1.1 不同植被恢复类型对土壤理化性质的影响
8.1.2 土壤有机碳化学结构对不同植被类型恢复的响应
8.1.3 土壤微生物功能多样性对不同植被类型恢复的响应
8.1.4 土壤细菌群落结构对不同植被类型恢复的响应
8.1.5 土壤真菌群落结构对不同植被类型恢复的响应
8.1.6 土壤碳代谢功能基因对不同植被类型恢复的响应
8.1.7 不同植被类型土壤微生物群落网络及其对土壤有机质的影响
8.2 结论
参考文献
附录
致谢
攻读学位论文期间发表文章
本文编号：3671754
【文章页数】：207 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究背景
1.2 国内外研究现状分析
1.2.1 土壤有机碳库相关研究进展
1.2.2 植被恢复与土壤有机碳库研究进展
1.2.3 土壤有机碳及其稳定性
1.2.4 植被恢复对土壤微生物的影响
1.2.5 土壤微生物与土壤有机碳的互作关系
1.2.6 微生物介导的土壤碳循环过程相关研究
1.3 课题研究的主要内容
1.4 研究目的与意义
1.5 拟解决的科学问题
1.6 创新点
1.7 技术路线
第二章 不同森林恢复类型土壤有机碳及其化学结构研究
2.1 研究区概况
2.2 研究方法
2.2.1 土壤样品的采集
2.2.2 土壤化学性质的测定
2.2.3 土壤有机碳化学结构的测定
2.2.4 数据分析
2.3 结果与分析
2.3.1 不同植被类型土壤化学特性分析
2.3.2 不同植被类型土壤有机碳化学结构特征分析
2.4 本章小结
第三章 不同森林恢复类型土壤微生物碳代谢功能多样性研究
3.1 材料与方法
3.1.1 土壤样品采集
3.1.2 Biolog-Eco测定
3.1.3 平均吸光值测定
3.1.4 功能多样性指数的计算
3.1.5 数据分析
3.2 结果与分析
3.2.1 土壤微生物的群落对碳源的利用特征
3.2.2 土壤微生物群落功能多样性指数的变化
3.2.3 土壤微生物生理碳代谢指纹图谱分析
3.2.4 土壤微生物对碳源利用多样性的主成分分析
3.2.5 土壤环境因子与土壤微生物功能多样性的相关关系
3.3 本章小结
第四章 不同森林恢复类型土壤细菌群落结构特征研究
4.1 材料与方法
4.1.1 土壤样品采集
4.1.2 DNA提取及扩增测序
4.1.3 生物信息学分析
4.1.4 数据处理
4.2 结果与分析
4.2.1 土壤细菌群落多样性分析
4.2.2 土壤细菌群落组成分析
4.2.3 不同植被类型细菌群落网络结构差异
4.2.4 土壤环境因子与细菌群落组成的相关性分析
4.3 本章小结
第五章 不同森林恢复类型土壤真菌群落结构特征研究
5.1 材料与方法
5.1.1 土壤样品的采集
5.1.2 DNA提取及扩增测序
5.1.3 生物信息学分析
5.1.4 数据处理
5.2 结果与分析
5.2.1 不同植被类型土壤真菌群落多样性特征
5.2.2 不同植被类型土壤真菌群落结构特征
5.2.3 不同植被类型真菌群落关联网络结构差异
5.2.4 土壤真菌群落结构与土壤环境因子的相关性
5.3 本章小结
第六章 不同森林恢复类型土壤微生物碳代谢通路研究
6.1 材料与方法
6.1.1 土壤样品的采集
6.1.2 宏基因组DNA提取和鸟枪测序
6.1.3 宏基因组序列分析、组装和功能注释
6.1.4 非冗余(Non-redundant)序列集的构建
6.1.5 宏基因组基因预测与功能注释
6.1.6 数据统计分析
6.2 结果与分析
6.2.1 基于全基因组不同植被类型土壤微生物群落特征
6.2.2 基于KEGG不同植被类型土壤微生物碳循环相关功能特征
6.2.3 基于CAZy不同植被类型土壤微生物碳循环相关功能特征
6.2.4 土壤微生物碳循环通路与土壤环境因子的相关性
6.3 本章小结
第七章 不同森林恢复类型土壤碳代谢功能基因研究
7.1 材料与方法
7.1.1 土壤样品的采集与处理
7.1.2 数据处理
7.2 结果与分析
7.2.1 不同植被类型土壤碳循环功能相关基因
7.2.2 参与碳循环的主要微生物类群
7.2.3 不同植被类型土壤有机碳对应大分子化合物的代谢
7.2.4 土壤功能基因与土壤环境因子间的相关性
7.2.5 土壤微生物群落结构与土壤有机碳化学结构相关性
7.3 本章小结
第八章 讨论与结论
8.1 讨论
8.1.1 不同植被恢复类型对土壤理化性质的影响
8.1.2 土壤有机碳化学结构对不同植被类型恢复的响应
8.1.3 土壤微生物功能多样性对不同植被类型恢复的响应
8.1.4 土壤细菌群落结构对不同植被类型恢复的响应
8.1.5 土壤真菌群落结构对不同植被类型恢复的响应
8.1.6 土壤碳代谢功能基因对不同植被类型恢复的响应
8.1.7 不同植被类型土壤微生物群落网络及其对土壤有机质的影响
8.2 结论
参考文献
附录
致谢
攻读学位论文期间发表文章
本文编号：3671754
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