岩溶与非岩溶土壤微生物数量、酶活性与碳源代谢功能比较

摘要

本研究以岩溶区、混合区和非岩溶区典型水稻田、柑橘园和玉米地的表层土壤为研究对象，比较三类区域中微生物数量、生物量、酶活性及微生物碳源代谢多样性，探讨岩溶区土壤微生物在有机碳积累机制中的作用，主要研究结果和认识如下：
　　⑴三种土地利用方式下，岩溶区土壤有机碳、总氮、pH和交换性Ca2+均显著高于非岩溶区，且稻田土壤中阳离子交换量和交换性Mg2+也是岩溶区较高，土壤总氮与有机碳质量分数呈极显著正相关(稻田、橘园、玉米地中R分别为0.958、0.906、0.981，P<0.01)；在稻田中，阳离子交换量和交换性Ca2+与有机碳分别呈极显著正相关和显著正相关。
　　⑵水稻田中，岩溶区土壤细菌和放线菌数量、微生物量碳、微生物商均显著高于非岩溶区(分别高出37％、92%、51%、16%)，在柑橘园和玉米地中，岩溶区的这四个指标也是显著高于非岩溶区。稻田中，细菌数量与有机碳呈极显著正相关(R=0.838，P<0.01)、与总氮显著正相关(R=0.748，P<0.05)，上述的正相关关系，在柑橘园和玉米地中也同样存在，表明土壤有机碳积累与微生物数量和生物量提高之间相互促进关系。
　　⑶三种土地利用方式下，岩溶区蔗糖酶、脲酶、碱性磷酸酶活性整体上是显著高于非岩溶区，水稻田中，蔗糖酶活性高出114%、脲酶活性高出463%，柑橘园和玉米地中，碱性磷酸酶活性分别高出76%、100%。相关性分析显示，在水稻田中，三种酶活性与有机碳、总氮、阳离子交换量、交换性Ca2+分别呈极显著正相关或呈显著正相关；在柑橘园和玉米地中，三种酶与土壤有机碳和多个养分指标也呈显著的正相关关系，表明岩溶区较高的土壤有机碳碳和养分含量与微生物酶活性之间相互的促进关系。
　　⑷岩溶区土壤微生物碳源代谢AWCD值和对不同类型碳源的利用能力显著高于非岩溶区，表明岩溶区土壤微生物对多个碳源的利用率更高，且碳源利用的整体水平都要强于非岩溶区。主成分分析表明，岩溶区土壤微生物群落代谢特征与非岩溶区差异显著，而糖类、氨基酸类和酸类是其产生分异的敏感碳源。在水稻田和柑橘园中，岩溶区土壤微生物碳源代谢多样性指数(H、U、D、S)均显著高于非岩溶区。表明有机碳积累与碳源代谢能力提高之间的相互促进关系。
　　以上研究结果表明，岩溶区土壤较高的pH、总氮、交换性Ca2+、是维持该区域较高有机碳含量的重要因素。丰富的土壤有机碳和养分，为微生物的生长繁殖给予了重要的营养物质，提高微生物的丰度，加快有机碳的周转和多种碳源的代谢能力和代谢类型，从而促进土壤有机碳的积累。这种相互促进关系在水稻田土壤中表现更为显著。

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第一章 前言

1.1 研究意义

1.2 研究进展

1.2.1 岩溶区不同土地利用方式对土壤有机碳及养分的影响

1.2.2 岩溶区不同岩溶形态、不同剖面深度对土壤微生物活性的影响

1.2.3 岩溶区不同土地利用方式对土壤微生物群落结构的影响

1.2.4 岩溶区不同植被演替对土壤微生物群落结构的影响

1.2.5 不同土地利用方式下土壤微生物群落功能多样性的变化

1.2.6 岩溶区与非岩溶区土壤有机碳及养分对比研究

1.2.7 岩溶区与非岩溶区土壤微生物数量和酶活性对比研究

1.3 研究内容

1.3.1 研究内容

1.3.2 研究技术路线

第二章 材料与方法

2.1 研究区概况

2.2 样品采集及处理

2.3 实验方法

2.3.1 土壤理化性质测定[41]

2.3.2 土壤酶活性测定[44]

2.3.3土壤微生物量指标测定[45]

2.3.4 土壤微生物对碳源利用的检测

2.4 数据处理

2.4.1 统计分析

2.4.2 土壤微生物碳源代谢及群落功能多样性计算公式

2.4.3 主成分分析[49-50]

第三章 结果与分析

3.1岩溶区与非岩溶区土壤有机碳、养分及特征元素比较

3.1.1 土壤有机碳和土壤养分含量特征

3.1.2 土壤pH、阳离子交换量、交换性钙和镁含量特征

3.1.3 土壤养分、特征元素及土壤有机碳之间的相关性

3.1.4 讨论

3.1.5 小结

3.2 岩溶区与非岩溶区土壤微生物数量与微生物生物量比较

3.2.1 土壤微生物数量

3.2.2 土壤微生物生物量

3.2.3 土壤理化性质与土壤微生物数量及生物量之间的相关性

3.2.4 讨论

3.2.5 小结

3.3岩溶区与非岩溶区土壤酶活性比较

3.3.1 土壤理化性质与土壤酶活性之间的相关性

3.3.2 讨论

3.3.3 小结

3.4岩溶区与非岩溶区土壤微生物碳源代谢多样性比较

3.4.1 水稻田土壤微生物碳源代谢多样性分析

3.4.2 柑橘园土壤微生物碳源代谢多样性分析

3.4.3 玉米地土壤微生物碳源代谢多样性分析

3.4.4 土壤微生物群落功能多样性分析

3.4.5 讨论

3.4.6 小结

第四章 结论与展望

4.1 主要结论

4.2 研究创新点

4.3 研究展望

参考文献

个人简历

致谢