水分条件与水稻土壤微生物生物量、活性及多样性的关系研究

《水分条件与水稻土壤微生物生物量、活性及多样性的关系研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、浙江大学环境与资源学院博士学位论文水分条件与水稻土壤微生物生物量、活性及多样性的关系研究姓名：刘岳燕申请学位级别：博士专业：土壤学指导教师：黄昌勇20090601浙江大学博士学位论文摘要摘要水稻土对维持我国粮食生产和环境健康起着不可代替的作用。在粮食需求不断增加、水资源日益短缺、环境质量日趋恶化的压力下，维持水稻土壤持续高产性能、加强水资源合理利用、同时保证其生态环境健康，是我国当前迫切需要研究和解决的重要科学问题，也是当今全球关注的一个焦点。本文以我国典型稻田——太湖流域杭嘉湖平原的水稻土壤为研究对象，并运用近年来发展的土壤生物学新兴测

2、试技术，如BIOLOG、PLFA、DGGE等，系统地研究了水分条件和水稻种植对土壤微生物学特性的影响，以及水分胁迫和水稻根际影响的土壤微生物活性和多样性随水稻生育期的演替特征，以期揭示水稻生育期内水分条件对水稻土壤质量的影响，获得如下主要成果：(1)研究了淹水土壤晾干预处理和不同保存温度对土壤微生物特性的影响。设计五种处理方式：淹水对照、淹水晾干、淹水冷冻、淹水晾干冷冻和淹水晾干冷藏处理。结合冷冻干燥技术，通过测定总磷脂脂肪酸含量和磷脂脂肪酸剖面，分析淹水土壤预处理和保存对土壤微生物生物量和多样性的影响。发现淹水晾干冷藏显著地减少土壤微生

3、物生物量，而其它处理没有改变土壤微生物生物量。淹水土壤室内晾干预处理无论直接测定，还是在冷冻或冷藏保存下，其磷脂脂肪酸类群以及特征脂肪酸含量都发生了改变。通过进一步的对应分析，相对于其它处理，淹水冷冻处理的土壤微生物结构多样性与淹水对照处理更接近，表明了土壤直接冷冻后再冷冻干燥法对淹水土壤微生物结构多样性的影响较小。因此，我们提出直接冷冻干燥法是一种简单、方便预处理保存淹水土壤的方法，并且能保证土壤微生物群落结构变化最小。(2)针对传统使用的氯仿熏蒸浸提法在测定淹水土壤微生物生物量碳时出现的问题，以及在Innubushi，Witt等人改进

4、后的方法基础上，进行了进一步的实验研究，提出采用液氯熏蒸提取．水浴法测定淹水土壤微生物生物量碳。明确了该方法在100℃水浴下排除剩余氯仿不会影响K2S04浸提液中碳的损失，并确定水浴法排除液氯的时间(60min)，液氯熏蒸用量(4．69L91干土)，并验证了该方法在淹水土壤中的熏蒸效率与常规氯仿熏蒸浸提法在旱地土壤中的熏蒸效II浙江大学博上学位论文摘要率一致，而且熏蒸和非熏蒸重复间的重现性都较好，表明该方法应用于淹水土壤微生物生物量的测定是合适的。(3)采用BIOLOG碳素利用法、磷脂脂肪酸(PLF’A)法和土壤酶活性测定等方法比较了三种

5、水分条件(淹育、淹育晾干、非淹育)对水稻土微生物群落多样性及活性的影响。结果表明，淹育处理水稻土的脱氢酶、蔗糖酶活性明显高于淹育晾干和非淹育处理，并导致该土壤的基础呼吸升高。BIOLOG碳素利用法表明，非淹育处理的微生物群落平均吸光值(AwCD)显著低于淹育和淹育晾干处理。PLFA实验发现，淹育水稻土的真菌特征脂肪酸(18：2w6，9c)所占比例减少，真菌特征脂肪酸与细菌特征脂肪酸(15：0i+15：0a+16：0i+16：1w5c+17：0i+17：0a+17：0cy+17：0+18：1w7c+19：0cy)的比值下降；BIOLOG碳素

6、利用法的群落水平生理剖面(CLPP)和PLFA测定结果经聚类分析后，发现淹育和淹育晾干处理的土壤微生物多样性在较低的距离尺度可聚成一类，且与非淹育土壤具有明显差异。淹育水稻土与淹育晾干相比，尽管土壤微生物群落结构和功能多样性有一定的相似性，但微生物的种群组成和活性仍发生了较大的变化。(4)在温室水稻种植条件下，根据水稻不同生育期的水分需求，研究干湿交替、水稻种植及其交互作用对土壤微生物学特性的影响。结果表明干湿交替使土壤基础呼吸速率和脱氢酶的活性下降，水稻种植减少了土壤脱氢酶的活性，交互作用使土壤基础呼吸速率、微生物代谢商和脱氢酶的活性下

7、降。干湿交替、水稻种植及其交互作用显著增加了水稻移栽105天时好氧细菌、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌的生物量。另外，干湿交替和交互作用使水稻移栽后25天和45天的细菌、放线菌、好氧细菌、革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌的生物量显著增加。干湿交替、水稻种植及其交互作用导致嗜甲烷菌(I)在整个生育期内的含量远远高于长期淹育的对照处理。微生物结构多样性的聚类分析可清晰的看出，土壤微生物群落结构在水稻生长的前期主要受干湿交替和水稻种植的影响。但是在水稻生长末期，干湿交替对土壤微生物群落结构多样性的影响小于水稻种植。这一结果对水稻土壤的水分管理有一定的参考

8、价值。III浙江大学博士学位论文摘要(5)采用PCR—DGGE分子生态学方法研究了细菌和氨氧化菌微生物的遗传多样性。发现干湿交替，水稻种植以及交互作用明显改变了土壤细菌的遗传多样性，同样它们改