辽西北草地群落土壤氮素矿化对氮添加的响应及微生物结构

发布时间：2017-06-16 04:00

  本文关键词：辽西北草地群落土壤氮素矿化对氮添加的响应及微生物结构，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：森林草原是森林和草原的交界区,通常生境多样性、物种多样性比毗邻的森林和草原要高,且对全球变化的响应十分敏感。氮沉降是全球变化的重要现象之一,连续的氮沉降不断增加陆地生态系统的氮含量,影响土壤氮素地球生物化学循环过程。为了掌握氮添加对森林草原带土壤氮素矿化的影响,明确土壤微生物的多样性和结构,本研究以位于暖温带落叶阔叶林和温带草原交汇处的沈阳农业大学阿尔乡教学科研基地(简称阿尔乡森林草原区)为平台,以温性草原代表性群落冰草(Agropyron desertorum)、假苇拂子茅(Calamagrostis epigeios)、冷蒿(Artemisia frigida)为对象,通过人工氮添加(0、10、25、40kgN·hm-2·a-1)和室内培养相结合法研究了土壤氮素矿化作用对氮添加的响应规律,并采用高通量测序法测定了3种群落的微生物多样性及种群结构特征。研究结果如下：1.阿尔乡森林草原区冰草、假苇拂子茅、冷蒿3种群落土壤氮矿化速率分别为5.2～ 31.3 mg·kg-1·d-1、6.0～31.9 mg·kg-1·d-1、5.2～28.1 mg·kg-1·d-1,其中硝化速率分别为6.1～ 22.3 mg·kg-1·d-1、7.2～20.1 mg·kg-1·d-1、5.8～16.6 mg·kg-1·d-1,占矿化作用的60.2%、66.7%、64.3%,矿化过程主要以硝化作用为主。氮添加显著提高土壤氮矿化速率,在冰草群落中10、25、40 kg N hm-2·a-1处理分别提高50.1%、72.2%、83.3%,假苇拂子茅群落中为50.1%、62.5%、81.2%、冷蒿群落中为37.5%、77.3%、82.1%。2.氮添加对土壤氮矿化作用的贡献并非随着氮添加量的增加而增强,冷蒿群落在40 kg N·hm-2·a-1处理时反而下降。氮添加对氨化作用的贡献率高于硝化作用。在冰草群落中,氮添加显著提高了有机氮的氨化作用,且氮添加浓度越高其贡献率越大,40 kgN·hm-2·a-1处理对氨化作用的贡献率最高值达26.3%,明显高于10、25 kg N·hm-2·a-1处理,这意味着对于土壤有机氮的氨化过程氮添加起到了明显的激发作用,且氮添加初期尤为明显。在假苇拂子茅群落中,40 kg N·hm-2·a-1处理对氨化作用的贡献率在20%以内,明显高于10.25 kg N·hm-2·a-1处理。在冷蒿群落中,25 bg N·hm-2·a-1处理的贡献率高于40 kg N·hm-2·a-1处理,过多的氮添加并未激发氨化作用的增强。3.通过土壤微生物16S rDNA高通量测序技术,分析了阿尔乡森林草原区3种群落土壤细菌的多样性指数。3种群落的Simpson指数依次为冷蒿(0.96)冰草(0.94)假苇拂子茅(0.89)。Shannon指数为冰草(6.01)冷蒿(5.98)假苇拂子茅(4.72),丰富度指数为冷蒿(275)冰草(265)假苇拂子茅(252)。4.冰草、假苇拂子茅、冷蒿群落土壤在“种”的分类水平上拥有8个相同的优势细菌类群(丰度0.7%为优势类群),它们分别为parainfluenzae,hormaechei,longum, berve,fragilis,elsdenii,dispar和prausnitzii。它们分别占冰草、冷蒿和假苇拂子茅群落土壤细菌总量的40.72%,72.41%和64.75%。此外,冰草群落土壤含有1个特有种是lenta(丰度0.6%),可以作为冰草群落的指示种。冷蒿群落和假苇拂子茅群落土壤尚未检测到特有种。
【关键词】：草本群落 氮素矿化 氮添加 微生物结构
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S812.2
【目录】：

• 摘要8-10
• Abstract10-12
• 前言12-18
• 1.1 研究目的与意义12-13
• 1.2 国内外研究进展13-18
• 1.2.1 氮添加对土壤氮素矿化的影响13-15
• 1.2.2 草地土壤微生物多样性15-18
• 1 材料与方法18-23
• 1.1 研究区概况18-19
• 1.2 研究方法19-21
• 1.2.1 土壤样品的采集19-20
• 1.2.2 增氮处理及室内培养20
• 1.2.3 土壤微生物的测定20-21
• 1.2.3.1 土壤微生物DNA提取方法20
• 1.2.3.2 土壤微生物16S rDNA的扩增及测序20
• 1.2.3.3 土壤细菌的鉴定及系统发育树的构建20-21
• 1.3 研究内容21
• 1.4 测定方法21-22
• 1.4.1 土壤理化性质的测定21
• 1.4.2 土壤硝态氮及铵态氮的测定21-22
• 1.5 数据处理22-23
• 2 结果与分析23-50
• 2.1 森林草原带的温性草原3种群落土壤理化性质分析23-24
• 2.2 森林草原带的温性草原3种群落土壤氮素矿化对氮添加的响应24-29
• 2.2.1 氮添加对3种群落土壤氮素矿化速率的影响24-27
• 2.2.2 土壤氮矿化作用的贡献率对不同氮添加的响应27-29
• 2.3 微生物多样性与结构分析29-49
• 2.3.1 土壤微生物的总DNA提取与PCR扩增29-30
• 2.3.2 微生物的多样性分析30-31
• 2.3.3 3种群落土壤微生物结构31-49
• 2.4 土壤微生物与土壤理化性之间的关系49-50
• 3 讨论50-54
• 3.1 土壤氮素矿化对氮添加的响应50-52
• 3.2 微生物的多样性与结构52-54
• 4 结论54-55
• 参考文献55-59
• 致谢59-60
• 攻读硕士学位期间发表文章60

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1 姜雪姣;辽西北草地群落土壤氮素矿化对氮添加的响应及微生物结构[D];沈阳农业大学;2016年

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