红壤有机碳组分中微生物群落构成及均匀度决定其矿化特征
土壤有机,1材料与方法,1试验区概况,2土壤样品采集与有机碳分组,3室内培养试验,4土壤有机碳组分磷脂脂肪酸(PLFA)分析方法,5数据分析方法,2结果与分析,1长期不同施肥下红壤有机碳及其组分变化,2长期
单会茹,张 璐,高 强,段英华*,徐明岗*(1 吉林农业大学资源与环境学院,吉林 长春 130118;2 中国农业科学院农业资源与农业区划研究所 /农业农村部耕地质量监测与评价重点实验室,北京 100081)
土壤有机碳库是陆地生态系统中最大、最活跃的碳库[1],在全球碳循环体系中起到举足轻重的作用。土壤有机碳矿化是土壤有机碳向大气周转的一个重要的生物化学过程[2],该过程主要受土壤有机碳稳定性和土壤微生物群落等多种因素的影响[3]。土壤有机碳稳定性是指其抵抗外界干扰维持自身原有水平的能力[4]。为了更好的研究不同稳定机制碳组分的周转过程,研究者提出了多种有机碳稳定机制模型和分组方法[5–6],其中Six等[7]根据有机碳的物理保护机制提出的物理分组方法被越来越多的研究者采用。另一方面,有机碳的矿化过程主要是由土壤微生物参与和驱动的,有机碳组分的含量和性质不同,会影响微生物的生物量和群落特征,进而造成有机碳矿化的差异[8]。因此,明确不同组分有机碳的矿化特征及其微生物驱动过程,对于深入理解不同施肥管理措施下土壤的固碳机制和二氧化碳减排具有重要意义。
有研究表明,长期施肥显著影响土壤总有机碳及有机碳组分的含量。安永齐等[9]在山西矿区复垦土壤上的研究指出,单施有机肥或化肥配施有机肥能够快速提高土壤有机碳含量,且主要提升了大团聚体中游离活性态和物理保护态有机碳比例。稳定性不同的碳组分矿化过程必然有明显的差异。对贵州黄壤长期定位施肥后不同粒径土壤有机碳矿化过程的研究发现,粉粒有机碳和微团聚体有机碳在培养前期矿化速率较高,粗颗粒有机碳矿化速率最低,微团聚体和粉粒的有机碳累积矿化量也显著高于粗颗粒和黏粒[10]。微生物作为有机碳矿化过程的主要参与者受长期施肥和有机碳稳定性的显著影响。有研究表明,施用有机肥不仅可提高土壤肥力,还能增加土壤微生物群落多样性[11],进而促进其功能多样性和群落稳定性[12]。目前关于全土有机碳矿化的研究已多见报道,但对于长期施肥条件下不同有机碳组分的矿化过程却知之甚少,限制了对长期不同施肥下土壤碳的稳定性差异及其机制的理解和认识;对有机碳组分矿化过程中微生物群落的响应和驱动机制更是鲜见报道。
本研究依托典型红壤长期定位施肥试验,采用室内培养方法研究土壤有机碳组分矿化过程的动态特征,并利用PLFA技术深入分析有机碳矿化过程中的微生物群落多样性及其结构差异,明确微生物群落结构特征对红壤不同组分有机碳矿化的贡献,以期深入揭示不同施肥下有机碳在红壤中的固存过程和驱动机制,为肥料合理施用、减少农业生产的环境负效应提供理论依据 ......
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