三峡库区消落带土壤N2O排放及微生物群落结构研究

作     者：王春明 

作者单位：重庆大学 

学位级别：硕士

导师姓名：方芳

授予年度：2016年

学科分类：07[理学] 0713[理学-生态学] 

主      题：消落带 N2O 排放途径 淹水-落干 微生物群落 

摘      要：NO是一种重要的痕量温室气体,土壤NO排放的增加是近几十年来大气NO浓度持续上升的重要原因。三峡库区消落带是三峡水库运行期间由水文调度引起的库区水位反季节变化、在库区周围形成的大范围的淹水-落干区。研究消落带土壤NO排放特征,可为独特的周期性干湿交替对NO排放的影响提供理论支持。在10℃0℃下研究消落带土壤落干、淹水和落干再淹水条件下NO排放特征。经过22d0d的落干培养,不同培养组中均出现两次拐点,分别为WFPS处于90%10%时土壤NO排放量达到最低,WFPS处于50%0%时土壤NO排放量达到最高。持续进行20d的淹水培养,淹水1d土壤主要是NO的“汇,此后逐渐转变为NO的“源。持续进行20d的再淹水培养,结果表明,消落带土壤落干再淹水培养下NO排放规律与淹水培养下NO排放规律相似,但NO排放量明显低于淹水过程相同温度下NO排放量。落干培养下土壤NO排放量峰值为130.6 ug·N·m-2·h-1,分别是淹水培养和落干再淹水培养下土壤NO排放量峰值的1.9倍和4.5倍,且落干培养下NO排放波动幅度远高于其他两组。采用乙炔+氧气抑制法研究土壤WFPS在20%20%下NO排放途径。结果表明,WFPS在20%20%之间时,土壤硝化和反硝化作用中产生的NO量对土壤NO总排放的贡献率为70.8%8.4%,是土壤NO排放的主要贡献者。WFPS处于20%20%时硝化作用排放的NO占土壤NO总排放量的百分比随WFPS增高而降低,WFPS为20%时达到最高,占土壤NO总排放量的55.1%。反硝化作用排放的NO占土壤NO总排放的百分比随WFPS增高先增大后减小,WFPS为80%时达到最高,占土壤NO总排放量的68.9%。AOB反硝化作用排放的NO量较小,占土壤NO总排放量的5.1%0.9%。其他途径所排放的NO量受WFPS影响较小,占土壤NO总排放量的6.2%8.2%。选择消落带落干期间的不同区域土壤,采用原状土柱培养法研究消落带NO排放特征。结果表明,不同区域消落带土壤NO排放量呈现出明显变化,由大至小依次为淹水区域淹水-落干区域对照区域,且NO排放量最大值均出现在7月底,因此时285℃的温度较为适宜,且土壤氮含量处于较高水平。消落带落干期间,其NO排放量均值为(20.6±2.0)ug N m-2h-1,表现为NO的“源。对比国内其他类型研究区域,落干期间消落带土壤NO排放量低于国内其他同类型研究区域的土壤NO排放量。选择消落带落干期间的不同区域土壤,采用Illumina Hiseq高通量测序研究消落带落干期间微生物的种群分布。结果表明,消落带落干期间不同区域土壤优势菌门相似,优势菌属相对丰度有较大变化,落干对土壤属水平上的物种相对丰度产生较大影响。消落带不同区域土壤均含有氨氧化功能菌属和反硝化功能菌属,相对丰度分别为1.3%.9%、1.9%0.6%。消落带不同区域土壤NO排放量与氨氧化功能菌属、反硝化功能菌属的相对丰度之和呈现正相关。