松嫩草地丛枝菌根真菌影响土壤养分淋溶流失的生态功能研究

发布时间：2017-05-04 11:05

  本文关键词：松嫩草地丛枝菌根真菌影响土壤养分淋溶流失的生态功能研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：生态系统中的营养流失已经对生态系统的生产力及生态环境产生了重要影响。丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)能够与大多数陆生植物形成共生关系,为植物提供矿质营养,同时获取宿主植物的碳水化合物。已有研究表明农田和草地生态系统中,AM真菌具有减少土壤氮淋溶流失的生态功能,但是其作用过程和机制尚不明确。本研究在吉林省西部松嫩草地开展了野外原位控制实验和盆栽控制实验,深入探究了不同土壤营养背景下,AM真菌对土壤无机氮和有机碳淋溶流失的影响,并分析其作用途径和机制。在草地生态系统中明确AM真菌在土壤养分流失中的生态功能,不仅能够为受损草地土壤养分的保持及生产力提高提供理论依据和技术支撑,同时有利于维持草地生态系统可持续发展。通过两个生长季的实验,我们得出以下主要结果和结论:(1)AM真菌能够减少草地生态系统土壤无机氮素(NH_4~+和NO_3~-)的淋溶流失,而且这种作用受到群落背景特征(诸如土壤营养水平)和施肥处理的影响。在低营养土壤的植物群落中,AM真菌能够减少约16%-26%NH_4~+的淋溶流失;在高营养土壤的植物群落中,AM真菌通过提高土壤NO_3~-的含量,进而减少NO_3~-的淋溶流失。(2)氮肥影响AM真菌的作用途径。在低营养的植物群落中,氮肥有利于AM真菌提高植物氮含量,同时降低NH_4~+的淋溶流失。而且施氮在一定程度上降低了AM真菌减少生态系统NO_3~-淋溶流失的功能。AM真菌能够减少土壤有机碳的淋溶流失,AM真菌的作用在施氮肥的条件下更显著。(3)环境因子影响AM真菌对土壤氮素和有机碳的淋溶作用。在低营养土壤的植物群落中,植被因子(植物氮、磷含量、禾本科植物生物量、植物总地上生物量)影响了AM真菌对无机氮素和有机碳的截留作用;无AM真菌条件下土壤因子(土壤碳氮比和土壤硝态氮含量)是影响无机氮素和有机碳流失的主要因素。相反,在高营养土壤的植物群落中,土壤因子(土壤pH、电导率、含水量、容重)是影响无机氮和有机碳流失的主要因素。(4)盆栽控制实验表明AM真菌能够降低NH_4~+和NO_3~-的淋溶流失,但AM真菌的作用途径受土壤营养水平、施肥作用和优势功能群的影响。在低营养土壤背景下,禾本科植物占优势更有利于AM真菌发挥减少营养流失的功能;在高营养土壤背景下,功能群作用不明显。此外,施氮显著地提高了两种土壤背景下NO_3~-的流失风险,减弱了AM真菌减少NO_3~-淋溶流失的功能。(5)通过盆栽实验我们还发现AM真菌对土壤有机碳的淋溶流失并没有显著的作用,但是,施氮能够显著提高土壤有机碳的淋溶流失。综上所述,松嫩草地生态系统中AM真菌确实具有降低土壤中无机氮素和有机碳淋溶流失的生态功能,但是这种作用是一个非常复杂的过程,不仅与植物和AM真菌的共生关系密切相关,同时还受到植物群落土壤养分状况和植物群落特征的影响。
【关键词】：丛枝菌根真菌 无机氮 铵态氮 硝态氮 有机碳 淋溶流失
【学位授予单位】：东北师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S812
【目录】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-10
• 1 引言10-20
• 1.1 研究背景10-11
• 1.2 研究现状11-18
• 1.2.1 影响土壤中养分流失的主要因素11-14
• 1.2.2 AM真菌在土壤养分流失过程中作用的研究进展14-18
• 1.3 研究目的与研究意义18-20
• 2 材料与方法20-25
• 2.1 实验区域自然概况20
• 2.2 实验设计20-22
• 2.3 实验方法22-24
• 2.3.1 样品采集22-23
• 2.3.2 土壤理化指标测定23
• 2.3.3 渗滤液中各离子含量的测定23-24
• 2.3.4 土壤水稳性团聚体组成的测定24
• 2.4 数据处理与统计分析24-25
• 3 结果25-50
• 3.1 AM真菌和施肥对渗滤液及土壤中NH_4~+、NO_3~-和DOC的影响25-31
• 3.1.1 渗滤液及土壤中NH_4~+浓度的变化25-26
• 3.1.2 渗滤液及土壤中NO_3~-浓度的变化26-27
• 3.1.3 渗滤液及土壤中有机碳浓度的变化27-31
• 3.2 渗滤液中各离子浓度与环境因子的相关分析31-35
• 3.2.1 AM真菌和施肥对植物地上生物量及氮含量的影响31
• 3.2.2 渗滤液中各离子浓度与植被因子之间的相关分析31-33
• 3.2.3 AM真菌和施肥对土壤理化性质的影响33
• 3.2.4 渗滤液中各离子浓度与土壤因子间的相关分析33-35
• 3.3 AM真菌、施氮和优势功能群对渗滤液和土壤NH_4~+、NO_3~-和DOC的影响35-43
• 3.3.1 渗滤液及土壤中NH_4~+浓度的变化35-36
• 3.3.2 渗滤液及土壤中NO_3~-浓度的变化36-38
• 3.3.3 渗滤液及土壤中有机碳浓度的变化38-43
• 3.4 盆栽实验渗滤液中离子浓度与环境因子的相关分析43-50
• 3.4.1 AM真菌、施氮和优势功能群处理下植物生物量的变化43-44
• 3.4.2 渗滤液中各离子浓度与植被因子之间的相关分析44-46
• 3.4.3 AM真菌、施氮和优势功能群处理下土壤理化性质的变化46-48
• 3.4.4 渗滤液中各离子浓度与土壤因子之间的相关分析48-50
• 4 分析与讨论50-55
• 4.1 AM真菌对土壤NH_4~+、NO_3~-及DOC流失的影响50-52
• 4.2 氮肥及其与AM真菌交互在NH_4~+、NO_3~-和DOC淋溶中的作用52-53
• 4.3 AM真菌影响土壤养分淋溶的途径53-55
• 5 结论55-57
• 参考文献57-65
• 致谢65

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本文编号：344931