CO 2 浓度升高对茶园土壤和富营养化水体碳氮转化的影响

发布时间：2024-05-12 18:14

　　CO₂浓度升高是温室效应的主因,将会导致全球气候环境的恶化,并影响C、N元素的生物地球化学循环过程。茶园由于大量施肥其土壤中N元素累积较多,也将导致附近水体富营养化现象。CO₂浓度升高不仅会促进茶树的光合作用,促使其根系向土壤输入更多的有机碳,影响土壤微生物的活性、群落组成和功能,也会对裸露土壤和富营养化水体产生直接或间接的影响,在影响土壤或水体C库变化之外,也影响与之耦合的N元素的转化。在茶园生态系统中,CO₂浓度升高对系统内C、N元素转化的影响将直接影响茶树对N的利用效率,并影响整个茶园及富营养化水体的生态效益。本研究采用微宇宙模拟试验结合高通量测序技术和稳定性同位素示踪技术,研究CO₂浓度升高对茶园土壤及富营养化水体硝化、反硝化、CO₂同化和C降解过程以及参与这些元素转化过程的相关微生物群落组成和功能变化的影响,为揭示茶园土壤和富营养化水体中C、N元素转化对CO₂浓度升高的响应规律及元素转化过程中潜在的微生物机制奠定基础,也为探索温室效应背景下茶园生...

【文章页数】：121 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
abstract
前言
第一章 文献综述
    1.1 CO₂浓度升高时植物对土壤中C、N转化的影响
    1.2 CO₂浓度升高对土壤C、N转化的影响
        1.2.1 CO₂ 浓度升高对土壤C转化的影响
        1.2.2 CO₂ 浓度升高对土壤N转化的影响
    1.3 土壤C、N循环的耦合及其对CO₂浓度升高的响应
    1.4 CO₂浓度升高对水体C、N转化的影响
        1.4.1 CO₂ 浓度升高对水体C转化的影响
        1.4.2 CO₂ 浓度升高对水体N转化的影响
    1.5 研究存在问题
    1.6 主要研究内容
        1.6.1 CO₂ 浓度升高对茶园土壤C、N元素转化的影响
        1.6.2 CO₂ 浓度升高对茶园土壤微生物群落的影响
        1.6.3 CO₂ 浓度升高对富营养化水体N元素转化的影响
        1.6.4 CO₂ 浓度升高对富营养化水体C循环相关细菌群落组成和功能的影响
    1.7 研究目的与意义
    1.8 技术路线
第二章 CO₂浓度升高对茶树生长和土壤C转化的影响
    2.1 材料与方法
        2.1.1 供试材料
        2.1.2 试验装置
        2.1.3 试验设计
        2.1.4 样品采集及指标测定
        2.1.5 数据处理及分析
    2.2 结果与分析
        2.2.1 CO₂ 浓度升高对茶树生长及碳含量的影响
        2.2.2 CO₂ 浓度升高与茶树生长对土壤pH和电导率的影响
        2.2.3 CO₂ 浓度升高及茶树生长对土壤C元素转化的影响
        2.2.4 CO₂ 浓度升高及茶树生长对土壤中C固定功能基因的影响
        2.2.5 CO₂ 浓度升高及茶树生长对土壤中C降解功能基因的影响
        2.2.6 土壤中C转化相关功能基因与茶园土壤环境的关系
    2.3 讨论
        2.3.1 CO₂ 浓度升高对茶树生长和碳含量的影响
        2.3.2 CO₂ 浓度升高对土壤C固定的影响
        2.3.3 CO₂ 浓度升高对土壤C降解的影响
        2.3.4 CO₂ 浓度升高对土壤中C流通的影响
    2.4 小结
第三章 CO₂浓度升高对茶树及土壤N转化的影响
    3.1 材料与方法
        3.1.1 供试材料
        3.1.2 试验装置
        3.1.3 试验设计
        3.1.4 样品采集及指标测定
        3.1.5 数据处理及分析
    3.2 结果与分析
        3.2.1 CO₂ 浓度升高对茶树N含量的影响
        3.2.2 CO₂ 浓度升高及茶树生长对土壤各形态N变化的影响
        3.2.3 CO₂ 浓度升高及茶树生长对土壤中N固定相关功能基因的影响
        3.2.4 CO₂ 浓度升高及茶树生长对土壤中氨氧化相关功能基因的影响
        3.2.5 CO₂ 浓度升高及茶树生长对土壤中反硝化相关功能基因的影响
        3.2.6 土壤中N转化相关功能基因与茶园土壤环境的关系
    3.3 讨论
        3.3.1 CO₂ 浓度升高对土壤氨氧化作用的影响
        3.3.2 CO₂ 浓度升高对土壤反硝化作用的影响
        3.3.3 CO₂ 浓度升高对土壤N2O释放的影响
        3.3.4 CO₂ 浓度升高对土壤C、N元素转化耦合的影响
    3.4 小结
第四章 CO₂浓度升高对茶园土壤微生物群落的影响
    4.1 材料与方法
        4.1.1 试验材料
        4.1.2 试验装置
        4.1.3 试验设计
        4.1.4 样品采集
        4.1.5 土壤DNA提取及数据文库构建
        4.1.6 数据处理与加工
    4.2 结果与分析
        4.2.1 CO₂ 浓度升高与茶树生长对茶园土壤细菌群落组成的影响
        4.2.2 CO₂ 浓度升高与茶树生长对茶园土壤细菌群落多样性的影响
        4.2.3 CO₂ 浓度升高与茶树生长对茶园土壤C同化相关细菌的影响
        4.2.4 CO₂ 浓度升高与茶树生长对茶园土壤C降解相关细菌的影响
        4.2.5 土壤环境因子与茶园土壤细菌群落组成的关系
        4.2.6 茶园土壤细菌群落的C转化相关功能预测
        4.2.7 CO₂ 浓度升高与茶树生长对茶园土壤真菌群落组成的影响
        4.2.8 CO₂ 浓度升高与茶树生长对茶园土壤真菌群落多样性的影响
        4.2.9 CO₂ 浓度升高与茶树生长对茶园土壤真菌相对丰度的影响
        4.2.10 茶园土壤真菌群落的功能预测
    4.3 讨论
        4.3.1 CO₂ 浓度升高对土壤中细菌群落组成的影响
        4.3.2 CO₂ 浓度升高对土壤中真菌群落组成的影响
    4.4 小结
第五章 CO₂浓度升高对富营养化水体N转化的影响
    5.1 材料与方法
        5.1.1 供试材料
        5.1.2 试验装置
        5.1.3 试验设计
        5.1.4 样品采集及指标测定
        5.1.5 数据处理与计算
    5.2 结果与分析
        5.2.1 CO₂ 浓度升高对富营养化水体中N转化的影响
        5.2.2 升高的CO₂浓度对富营养化水体中15N归趋的影响
        5.2.3 升高的CO₂浓度对富营养化水体中与N转化相关功能基因的影响
        5.2.4 N转化相关的功能基因与环境因子之间的关系
    5.3 讨论
        5.3.1 CO₂ 浓度升高对水体硝化作用的影响
        5.3.2 CO₂ 浓度升高对水体反硝化作用的影响
        5.3.3 CO₂ 浓度升高对水体N2O释放的影响
    5.4 小结
第六章 CO₂浓度升高对富营养化水体C转化相关细菌群落的影响
    6.1 材料与方法
        6.1.1 试验材料
        6.1.2 试验装置
        6.1.3 试验设计
        6.1.4 样品采集及指标测定
        6.1.5 DNA提取及荧光定量PCR
        6.1.6 DNA序列文库构建与加工
        6.1.7 数据处理与加工
    6.2 结果与分析
        6.2.1 CO₂ 浓度升高对水体C元素动态变化的影响
        6.2.2 参与C转化的细菌群落组成对升高的CO₂ 浓度的响应
        6.2.3 CO₂ 浓度升高对富营养化水体中细菌群落功能的影响
        6.2.4 细菌群落组成与环境因子之间的关系
    6.3 讨论
        6.3.1 CO₂ 浓度升高对水体CO₂ 同化细菌的影响
        6.3.2 CO₂ 浓度升高对水体C降解细菌的影响
    6.4 小结
第七章 结论与展望
    7.1 结论
        7.1.1 CO₂ 浓度升高对茶树生长的影响
        7.1.2 茶园土壤及富营养化水体两种介质中C、N转化对CO₂ 浓度升高的响应..
        7.1.3 茶树生长对茶园土壤中C、N转化的影响
        7.1.4 CO₂ 浓度升高与茶树生长的共同作用对茶园土壤C、N转化的影响
    7.2 讨论
    7.3 研究存在的问题与展望
        7.3.1 研究存在的问题
        7.3.2 展望
攻读学位期间发表的学术论文
参考文献



本文编号：3971704