近地层臭氧浓度升高对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响

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1、第48卷第6期土壤学报Vo1．48，No．62011年11月ACTAPEDOLOGICASINICANov．．2011近地层臭氧浓度升高对稻田土壤微生物群落功能多样性的影响术余永昌林先贵”冯有智张晶李全胜，。朱建国(1土壤与农业可持续发展国家重点实验室(中国科学院南京土壤研究所)，南京土壤研究所．香港浸会大学土壤与环境联合开放实验室，南京210008)(2中国科学院研究生院，北京100049)(3南京农业大学生命科学学院，农业部农业环境微生物工程重点开放实验室，南京210095)摘要利用中国臭氧FACE《：Free—AirOConcentrationEnrichment

2、，开放式空气臭氧浓度增高)试验平台，研究了近地层臭氧浓度升高条件下，2009年和2010年的稻田土壤微生物功能多样性的响应规律。结果发现，1．5倍当前臭氧浓度下稻田土壤水溶性有机碳含量从100．0—110．9txgg降低至81．3—94．5gg‘。臭氧浓度升高下BIOLOG平均吸光值(AWCD)有低于对照的趋势。多样性指数结果表明，臭氧浓度升高50％对稻田土壤微生物丰富度、优势度及均一度无显著影响。2010年碳源底物利用的主成分分析显示，1．5倍当前臭氧浓度下稻田土壤微生物对碳源底物的利用方式发生变化。本研究揭示近地层臭氧浓度升高可能对稻田土壤微生物产生积累效应，并通过

3、微生物碳源底物有效性的改变最终影响土壤微生物的功能多样性。关键词臭氧浓度升高；稻田；水溶性有机碳；土壤微生物功能多样性中图分类号s154．3：史献标识码A臭氧是由3个氧原子组成的无色有刺激性气味作物减产，影响输入土壤中凋落物的数量和质量以的气体，是一种强氧化剂。近地层中臭氧由氮氧化及植物根系分泌物的数量和成份，对陆地生态系统物和挥发性有机物在光热条件下反应产生，是温室产生严重威胁⋯。。臭氧对陆地生态系统地下部气体和光化学烟雾的主要成分。近年来由于化石分的影响研究非常重要¨，因为地下部分直接关系燃料和含氮化肥的大量使用，大气中氮氧化物和挥到植物的养分吸收，而且臭氧对地下部

4、分的影响具发性有机物剧增，导致近地层平均臭氧浓度从工业有积累效应。革命前的不到10nmoltool⋯迅速上升到目前的水稻是亚洲最重要的粮食作物之一，近地层臭50nmolmol。全球近1／4的国家和地区面临臭氧浓度升高已经引起稻田生态系统的改变，但是氧浓度60nmolmol以上的威胁，其中又以西对该生态系统中土壤微生物影响的研究报道较欧、美国东部和中西部以及中国东部等地区的背景少。土壤微生物群落功能多样性是指土壤微生臭氧浓度最高，大气臭氧浓度约以每年0．5％～物群落对碳源底物的利用能力，是反映了土壤状况2．5％的速率持续增长，预计到2100年将增加的重要信息。因此，研究土

5、壤微生物群落功能多样1倍。性的变化情况，对于正确认识近地层臭氧浓度升高有研究表明，臭氧浓度的不断增加已对农作物对农田生态系统的影响有重要作用。本研究利用生长发育和产量等造成很大影响。高浓度臭氧中国唯一的稻麦轮作臭氧FACE(Free—AirOCon—可以抑制植物生长，降低叶片气孔导度、光合速率、centrationEnrichment，开放式空气臭氧浓度增高)技叶面积和株高，加速植物老化，改变碳代谢并引起术平台，对稻田土壤微生物功能多样性进行研究，国家自然科学基金项目(40771202)、中国科学院知识创新方向项目(KZCX2一EW一414)、国家科技部国际科技合作计划

6、项目(2009DFA31110)、中国科学院国际合作重点项目(GJHZ0748)和日本环境厅全球环境研究基金项目(中日合作)(C一062)资助十通讯作者，林先贵(1955一)，男，研究员，博士生导师。E—mail：xglin@issas．ac．cn作者简介：余永昌(1981一)，男，博士研究生，主要从事环境微生物的研究。Email：ycyu@issas．ac．cn收稿日期：2011—03—17；收到修改稿日期：2(I11—05—201228土壤学报48卷以期为臭氧浓度升高下农田生态系统相应的调控碳含量，成熟期一部分鲜土用于BIOLOG测试。措施提供理论依据。1．3测定方

7、法及数据处理土壤水溶性有机碳测定方法：称取相当于20g1材料与方法干土的过筛土，灭菌蒸馏水浸提(水土比2：1)，室温下震荡30rain，高速离心机中(8000rrain)离心1．1试验区概况及平台设计15min后，过0．45Ixm滤膜。滤液直接在耶拿公试验区位于江苏省江都市小纪镇良种场司TOE一总有机碳分析仪(MutliN／C3100)测定。(32。355”N，119。42～0E)，土壤类型为下位砂姜土，采用BIOLOGECO微平板测定土壤微生物功耕作方式为水稻／小麦轮作。试验地气候条件：年能多样性。采用Classen方法进行ECO板的接