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喀斯特土壤有机碳矿化与微生物对外源碳酸钙和有机物质的响应

作　者: 葛云辉
导　师: 邹冬生; 苏以荣
学　校: 湖南农业大学
专　业: 生态学
关键词: 喀斯特 PCR-DGGE 土壤微生物 无机碳 有机碳
分类号: S154.3
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要


以广西环江县喀斯特地区的棕色石灰土、黑色石灰土和地带性红壤(对照)为供试土壤,通过室内培养试验,利用碳同位素示踪技术与分子生物学技术相结合,研究外源Ca14CO3和14C-稻草[添加方式：①对照(无外源物添加,CK)；②添加14C-稻草(S)；③添加Ca14CO3粉术(C)；④同时添加14C-稻草和CaCO3粉末(S+C’)]对土壤有机碳矿化及土壤微生物群落丰度、遗传多样性的影响。为深化土壤微生物与土壤有机碳稳定性关系的认识、客观评价土壤呼吸中无机碳酸盐的作用提供科学依据和理论基础。主要研究结果如下：1.培养100d后,外源物都明显促进了红壤、棕色和黑色石灰土土壤有机碳的矿化：外源14C-稻草和Ca14CO3对上述土壤有机碳矿化的激发效应分别为28.74%、46.20%、15.48%和126.98%、175.25%、100.13%,土壤“表观累积矿化量”中外源Ca14CO3的贡献率分别为40.40%、48.44%、19.62%。黑色石灰土土壤有机碳较稳定,有利于土壤有机碳的积累2.外源14C-稻草和Ca14CO3添加后,黑色石灰土总微生物量碳含量显著高于棕色石灰土和红壤(p<0.05)。定量PCR (RT-PCR)研究外源14C-稻草和Ca14CO3对土壤微生物群落丰度的影响,结果显示：外源物的添加明显促进了3种土壤细菌数量的增加(p<0.05),黑色石灰土细菌数量远大于棕色石灰土和红壤的,而3种土壤中真菌数量无显著差异。同一处理中土壤细菌16S rDNA基因丰度显著大于真菌18S rDNA基因丰度(p<0.05)。3.运用PCR-DGGE研究4种添加方式下、3种土壤微生物群落遗传多样性的演变规律发现,不同添加方式土壤细菌和真菌群落都出现了明显的优势种；红壤、棕色和黑色石灰土3种土壤中细菌的最小相似性分别为：56.27%、51.07%、36.98%；真菌的最小相似性分别为：27.54%、39.78%、49.75%。土壤类型和添加物及两者间的交互作用均对细菌、真菌Shannon多样性有显著影响(p<0.05)。综上,土壤类型及14C-稻草和Ca14CO3的添加显著影响土壤有机碳矿化、土壤微生物群落丰度及其遗传多样性,在土壤微生物的作用下,无机碳酸盐参与了土壤碳的转化,对于含碳酸盐的石灰土,研究土壤有机碳矿化、评估其对大气CO2的影响必须考虑其中无机碳酸盐的贡献。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-10
第一章 绪论  10-16
  1 研究背景  10
  2 国内外研究进展  10-15
    2.1 土壤微生物对钙添加的响应  10-11
    2.2 土壤微生物对外源有机物质添加的响应  11-12
    2.3 土壤微生物群落多样性的研究  12-13
    2.4 土壤微生物群落丰度的研究  13-15
  3 研究目的与意义  15
  4 研究内容  15
  5 技术路线  15-16
第二章 喀斯特地区土壤有机碳矿化对外源碳酸钙和有机物质的响应  16-27
  1 引言  16
  2 研究区概况  16-17
  3 材料与方法  17-19
    3.1 土壤样品采集与处理  17-18
    3.2 室内培养试验  18
    3.3 测定指标及方法  18-19
    3.4 数据处理与统计分析  19
  4 结果与分析  19-24
    4.1 土壤有机碳矿化的激发效应  19-20
    4.2 土壤“表观累积矿化量”中外源碳酸钙和有机物质的贡献  20-21
    4.3 土壤有机碳的矿化速率、累积矿化量与累积矿化率  21-23
    4.4 外源物的添加和土壤类型及其交互作用对矿化影响  23-24
  5 讨论  24-26
    5.1 外源物质对土壤有机碳矿化的影响  24-25
    5.2 外源物质对土壤“表观累积矿化量”的贡献  25
    5.3 外源物质对土壤有机碳的矿化速率、累积矿化量与累积矿化率的影响  25-26
  6 小结  26-27
第三章 土壤微生物群落生物量碳及其丰度对外源碳酸钙和有机物质的响应  27-37
  1 引言  27
  2 材料与方法  27-29
    2.1 土壤样品采集与处理  27
    2.2 土壤微生物生物量碳的测定  27-28
    2.3 土壤微生物总DNA提取  28
    2.4 实时荧光定量PCR标准曲线构建  28-29
    2.5 实时荧光定量PCR扩增  29
    2.6 统计分析  29
  3 结果与分析  29-34
    3.1 土壤微生物生物量碳的变化  29-31
    3.2 土壤微生物群落丰度  31-34
  4 讨论  34-36
    4.1 土壤微生物量碳对外源碳酸钙和有机物质的响应  34-35
    4.2 土壤微生物群落丰度对外源碳酸钙和有机物质的响应  35-36
  5 小结  36-37
第四章 土壤微生物遗传多样性对外源碳酸钙和有机物质的响应  37-50
  1 引言  37
  2 材料与方法  37-39
    2.1 土壤样品采集与处理  37-38
    2.2 土壤微生物总DNA提取  38
    2.3 16S rDNA和18S rDNA基因片段PCR扩增  38
    2.4 扩增片段DGGE分析  38-39
    2.5 DGGE切胶回收、克隆与测序  39
    2.6 数据分析  39
  3 结果与分析  39-48
    3.1 土壤细菌群落对外源碳酸钙和有机物质的响应  39-42
    3.2 土壤真菌群落对外源碳酸钙和有机物质的响应  42-46
    3.3 土壤类型与添加物对土壤细菌和真菌群落的影响  46-48
  4 讨论  48-49
    4.1 土壤细菌遗传多样性对外源碳酸钙和有机物质的响应  48
    4.2 土壤真菌遗传多样性对外源碳酸钙和有机物质的响应  48-49
  5 小结  49-50
第五章 主要结论与展望  50-52
  1 主要结论  50
  2 研究特色与创新点  50
  3 存在问题与研究展望  50-52
参考文献  52-61
致谢  61-62
作者简介  62

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中图分类: > 农业科学 > 农业基础科学 > 土壤学 > 土壤生物学 > 土壤微生物学
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