生物質(zhì)炭對(duì)稻田土壤氨氧化微生物的影響研究.pdf

1、隨著糧食產(chǎn)量需求的日益提高，大量化肥的施用導(dǎo)致了氨揮發(fā)、N2O排放和氮素淋濾流失等重大環(huán)境問題。作為應(yīng)對(duì)全球氣候變化的新材料，生物質(zhì)炭對(duì)土壤氮素物質(zhì)循環(huán)的生態(tài)效應(yīng)不容忽視。并且，由于氨氧化作用是硝化作用的限速步驟，其進(jìn)程對(duì)氮素周轉(zhuǎn)具有決定性作用，因此，研究生物質(zhì)炭輸入對(duì)稻田土壤氨氧化作用的影響及其機(jī)理，對(duì)提升稻田土壤氮肥利用率、有效遏制氮素流失和面源污染、促進(jìn)稻作制農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。本研究針對(duì)生物質(zhì)炭對(duì)稻田土壤氨氧化作用的影

2、響機(jī)理這一核心問題，選取五種不同類型稻田土壤，以水稻秸稈生物質(zhì)炭為試材，研究了生物質(zhì)炭對(duì)稻田土壤氮素物質(zhì)周轉(zhuǎn)的影響，并結(jié)合微生物功能基因定量PCR與454高通量測(cè)序技術(shù)，分析了秸稈生物質(zhì)炭輸入對(duì)稻田土壤氨氧化過程主要功能微生物菌群多樣性的影響。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)以水稻秸稈生物質(zhì)炭為試材，選取緯度梯度上五種不同類型的稻田土壤，探究了溫室栽培條件下生物質(zhì)炭輸入對(duì)稻田土壤氮素物質(zhì)循環(huán)的影響及其作用機(jī)理。結(jié)果表明，生物質(zhì)炭輸入

3、對(duì)不同類型稻田土壤N2O排放量的影響有所不同，造成這種差異的主要原因可能是生物質(zhì)炭對(duì)不同類型稻田土壤氨氧化作用影響不同。通過相關(guān)性分析證明土壤中氨氧化古菌(AOA)和氨氧化細(xì)菌(AOB)的比例因土壤質(zhì)地不同而有所差異;生物質(zhì)炭輸入可以顯著促進(jìn)稻田土壤AOB的豐度，并在一定程度上降低AOA的豐度。當(dāng)土壤生態(tài)系統(tǒng)氨氧化功能微生物中AOA占據(jù)主導(dǎo)地位時(shí)，生物質(zhì)炭的施入會(huì)抑制土壤氨氧化作用;當(dāng)AOB為主要功能菌群時(shí)，生物質(zhì)炭的施入將促進(jìn)土壤氨氧

4、化作用。
　　(2)利用454高通量測(cè)序技術(shù)，分析了4年間稻田土壤氨氧化功能微生物對(duì)生物質(zhì)炭人為輸入的響應(yīng)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，生物質(zhì)炭添加對(duì)稻田土壤AOA的多樣性有一定促進(jìn)作用，但會(huì)降低AOA菌群豐度。這種現(xiàn)象產(chǎn)生的主要原因是稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)中AOA的優(yōu)勢(shì)菌群更適宜于生長(zhǎng)在酸性環(huán)境中，而生物質(zhì)炭的輸入提高了土壤環(huán)境pH值，抑制了該優(yōu)勢(shì)菌群的生長(zhǎng)。生物質(zhì)炭的外源輸入對(duì)AOB的種群數(shù)量影響不明顯，但會(huì)在一定程度上影響AOB的群落結(jié)構(gòu)，且這