不同红树种植系统中土壤可溶性有机质(DOM)的含量分布及矿化特性

摘要

可溶性有机质(Dissolved Organic Matter，DOM)是陆地与水生生态系统中非常重要的养分载体，是生态系统C、N循环的重要环节。因此一直是人们关注的热点。然而对于DOM的研究目前主要集中在旱地和水体环境，红树湿地生态系统DOM的研究则较少见报。红树植物的生长过程中根际效应作用以及凋落物的归还无疑是影响土壤中DOC(Dissolved Organic Carbon)、DON(DissolvedOrganic Nitrogen)的含量与结构特征的重要因素，对红树林生态系统的C、N循环具有重要影响。因此研究红树种植系统中DON含量的分布及其矿化特性具有重要的意义。
　　 本文通过室内模拟种植系统，比较了三种红树植物木榄(Bruguieragymnorihiza)、秋茄(Kandelia candel)、桐花(Aegiceras corniculatum)的生长对根际与非根际土壤DOM含量与化学组成、总有机质和DOM矿化特性的影响；运用脂肪酸甲酯分析方法(Fatty acid methyl eaters，FAMEs)分析法研究了红树种植前后及土壤矿化前后微生物群落结构的变化；同时，还通过模拟凋落物分解实验探讨了不同植物凋落物分解过程中，土壤DOM含量及其结构特征的动态变化。结果表明：
　　 (1)相对于种植初期土样，红树植物在种植四个月后，土壤中DOC含量有了明显提高，其范围在186-406mg/kg。与此同时，对照系统中土样的DOC也有同等幅度提升，根据差异性分析说明，红树植物的生长对土壤系统中DOC含量的提高贡献并不显著。另外，红树植物的种植却明显提高了土壤中DON的含量，且以秋茄的效果最为显著。红树植物的种植使土壤环境中DOM的亲水组分比重和芳香化合物含量都有所增加，同时DOM的团聚化程度较小，DOM分子量降低。对比根际与非根际土壤DOM化学组成发现，根际土样DOM亲水组分和芳香类化合物含量都小于非根际土样。
　　 (2)在为期36天的土壤矿化实验中，红树植物的种植提高了土样CO2-C的释放速率与释放量，其中同种植物根际土CO2-C的释放率与释放量均高于非根际土。各土样CO2-C累积释放量的变化曲线可用一元二次方程进行线性拟合。比较非根际土与根际土DOC、DON衰减率发现，三类红树种植系统中土样的DOC衰减率均有所提高，而DON的衰减率则以木榄和秋茄系统的提高较为明显，桐花系统DON的衰减率变化较小。矿化后，土样DOM团聚化程度降低，分子量和芳香化合物组分显著减小。这种变化在秋茄、桐花树种植系统中较为明显。
　　 (3)FAMEs分析发现，红树种植后土样特征脂肪酸C16∶1顺、C18∶1顺百分比含量都有所增加，而特征脂肪酸C16∶0、C16∶1顺、iC15∶0的含量相对降低。土样(特别是根际土)中真菌丰度增大。红树根际效应对土样革兰氏阳性菌(GP菌)/革兰氏阴性菌(GN菌)比值影响较小。对比土样矿化前后微生物群落结构的变化发现，土样矿化过程中特征脂肪酸C16∶1顺、aC15∶0百分比有所减小，特征脂肪酸C12∶0、C15∶0、C16∶1的百分比有所增加。矿化后，土样真菌/细菌的比值减小，细菌在红树土壤有机质降解中起主要作用。同时实验还发现土样GP菌/GN菌比值在10稳定，矿化后所有土样GP菌/GN菌比值均稳定在该值左右。
　　 (4)红树凋落物对土样DOM影响的研究发现，凋落物进入土壤后的前10天，土壤DOM含量显著提高，之后随着时间推移，土壤中DOM含量开始呈现下降趋势，且稳定于凋落物入土后的第26天。对土样DOM结构特征研究表明，凋落物分解初期土样中DOM芳香类化合物的含量首先表现为显著升高，随后逐渐下降，在实验后期又出现回升现象；分析认为后期的回升现象是微生物分解凋落物木质素的结果。另外，凋落物的分解使土壤DOM在降解实验过程中的分子量和团聚化程度趋于稳定，且DOM分子量不因微生物矿化作用而显著降低。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章 绪论

1.1红树植物概况

1.2根际研究

1.3土壤DOM的研究

1.4论文研究意义、内容与创新点

第二章 室内模拟系统构建方法

2.1实验材料

2.2室内红树种植模拟系统构建

2.3采样方案

第三章 红树种植对土壤DOM分布及结构特征的影响

3.1引言

3.2试验材料与方法

3.3实验结果与讨论

3.4结论

第四章 红树种植对土壤有机质矿化及土壤DOM的影响

4.1引言

4.2实验材料与方法

4.3结果与讨论

4.4结论

第五章 红树种植对土壤微生物群落结构特征影响

5.1引言

5.2材料与方法

5.3结果与讨论

5.4结论

第六章 红树凋落物对土壤DOM的含量及化学特征影响

6.1引言

6.2实验材料与方法

6.3实验结果与讨论

6.4结论

第七章 结论与展望

7.1研究结论

7.2展望与不足

参考文献

致谢