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土壤可溶性有机碳调节土壤细菌多样性的机制初探

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土壤可溶性有机碳调节土壤细菌多样性的机制初探

作者：千慧敏河南农业大学

学位级别：硕士

土壤可溶性有机碳(DOC)在土壤有机碳中所占比例较小,但它对农田肥力状况十分敏感,是土壤有机质中最为重要和活跃的组分。本试验分析了土壤有机质与DOC含量的相关性,并采用离体培养试验和土壤添加试验,测定了不同DOC浓度对土壤生态细菌... 详细信息

土壤可溶性有机碳(DOC)在土壤有机碳中所占比例较小,但它对农田肥力状况十分敏感,是土壤有机质中最为重要和活跃的组分。本试验分析了土壤有机质与DOC含量的相关性,并采用离体培养试验和土壤添加试验,测定了不同DOC浓度对土壤生态细菌及土壤病原细菌在生长繁殖、生物被膜形成、运动性及碳源利用等理化行为的影响,探索了土壤有机质、DOC含量、土壤酶活性、土壤细菌数量等土壤健康指标与烟草早期生长发育的关系,旨在为揭示土壤DOC调节土壤细菌多样性的机制提供科学依据。主要研究结果如下:1.土壤有机碳含量与DOC含量存在显著的线性正相关。通过测定江西烟田酸性土壤和河南烟田碱性土壤样品,发现不论土壤的酸碱性质,有机质含量高的烟田土壤其DOC含量也高。相关分析表明土壤有机碳含量与DOC含量呈显著正相关,线型方程式为y=0.0376x+0.0772(R=0.95397),极显著相关系数为0.954(p土壤生态细菌、青枯菌、野火菌的生长,并表现出正向剂量效应。但在贫营养和富营养培养液中添加DOC对细菌的影响效果不同。室内离体培养发现:在贫营养和富营养条件下添加DOC后细菌的繁殖速度均高于对照(不添加DOC),在贫营养条件下添加DOC对细菌繁殖的促进作用最为明显。土壤细菌单一菌株或土壤细菌混合培养都表现出一致的结果,在土壤生态细菌与青枯病菌混合培养时,添加DOC后青枯菌在细菌群体中的比例与DOC浓度呈现负相关趋势,说明随着DOC浓度的增加,青枯菌对营养的竞争能力受到了土壤生态细菌群体的抑制。3.DOC可以提高多种细菌的运动性,不同类别土壤细菌对DOC的敏感性不同。根据对DOC的敏感性不同,供试细菌可分为3个类别:5株土壤分离细菌30、P3、38、A5、A21对DOC极敏感,在低、高浓度DOC相对于对照都达到了显著性差异;P1、A7、P8号3株土壤分离菌对DOC较为敏感,高浓度DOC与其对照有显著性差异;青枯菌与土壤生态细菌A3的运动性对DOC不敏感,虽然DOC可以促进它们的运动性,但与各自对照无显著性差异(p土壤细菌形成生物被膜的能力,在富营养条件下细菌生物被膜形成的能力强于贫营养条件下。根据供试分离物对DOC的敏感性不同,供试细菌可分为3类:1)极敏感型。包括1株土壤生态菌在贫富营养条件下均极敏感,3株(包括青枯菌)在富营养条件下极敏感,1株仅在贫营养条件下极敏感;2)敏感型。包括3株土壤生态细菌在富营养条件下敏感,1株在贫营养条件下敏感;3)不敏感型。包括3株在富营养条件下不敏感,6株在贫营养条件下不敏感。多数供试细菌在贫营养下对DOC的敏感性下降,仅一株土壤细菌A10表现相反,但青枯菌在贫营养下生物被膜形成受到显著抑制。5.添加DOC的连作烟田土壤裸土试验和盆栽烟草试验结果表明,提高土壤DOC含量能够促进烟草生长,提高根系活力;能够增加土壤总有机质(SOC)含量、土壤酶(淀粉酶、蔗糖酶和纤维素酶)活性、单一碳源利用能力;土壤细菌的Shannon与Simpson与Mc Intosh多样性指数均得到提高,同时减少了土壤病原细菌的相对比例。说明增加DOC能够改善土壤的微生态,在修复连作烟田土壤健康方面表现出一定的正剂量效应。综合分析上述研究结果认为,DOC能够直接影响土壤细菌的一系列理化代谢,继而调节土壤细菌的多样性及土壤微生态环境,但不同种类的土壤细菌对DOC的调节反应存在差异。本研究结果目前在国内外尚无类似报道。

关键词：土壤可溶性有机碳调节土壤细菌多样性土壤健康机制

不同树种对森林土壤可溶性有机碳空间异质性的影响

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农学学报 2023年第8期13卷 46-55页

作者：孔令迁刘宪斌李云玉溪师范学院化学生物与环境学院云南玉溪653100 玉溪师范学院生物与环境工程研究院云南玉溪653100

通过调查同一个森林生态系统不同样地中多个树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳的含量,分析和探讨影响森林生态系统土壤可溶性有机碳和土壤有机碳空间异质性的环境因素。本项目在云南哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态... 详细信息

通过调查同一个森林生态系统不同样地中多个树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳的含量,分析和探讨影响森林生态系统土壤可溶性有机碳和土壤有机碳空间异质性的环境因素。本项目在云南哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶原生林生态系统中进行,选择3个山谷样地上游森林生态系统原生土区域中7个主要树种作为研究对象,调查0~10cm表层土壤可溶性有机碳和土壤有机碳的含量。研究结果表明:硬壳柯、变色锥、木果柯、多花山矾和南洋木荷等5个乔木树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳含量显著高于云南连蕊茶和云南越桔2个灌木树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳含量;5个乔木树种中硬壳柯和南洋木荷2个树种根际范围内土壤可溶性有机碳和土壤有机碳含量明显大于另外3个乔木树种,说明不同树种对土壤可溶性有机碳和土壤有机碳的空间异质性有明显影响。7个不同树种根际范围内土壤可溶性有机碳含量、土壤有机碳含量和土壤可溶性有机碳含量占土壤有机碳含量的比例在老君山神山谷样地中达到最大值,在三棵树山谷样地中降低为最低值,说明不同山谷样地中的环境条件也可以显著影响土壤可溶性有机碳和有机碳含量及两者之间的比例。本项目研究结果充分证明森林生态系统土壤可溶性有机碳和土壤有机碳空间分布规律的复杂性和环境控制因子的多样性,可为全球各种类型森林生态系统土壤有机碳成分和碳贮量等方面的研究内容提供新的思路和方向。

关键词：土壤可溶性有机碳土壤有机碳硬壳柯南洋木荷变色锥木果柯多花山矾哀牢山亚热带中山湿性常绿阔叶林

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草地造林40年后土壤可溶性有机碳下降

北京大学学报（自然科学版） 2009年第3期45卷 511-518页

作者：刘畅任艳林贺金生北京大学城市与环境学院生态学系北京100871

为了解天然草地造林后土壤可溶性有机碳的变化,以河北塞罕坝的羊草草甸草原以及在草甸草原上营造的樟子松人工林和落叶松人工林为研究对象,比较了3种植被类型土壤表层0—30 cm的土壤可溶性有机碳、土壤总有机碳和土壤全氮等指标。结果表... 详细信息

为了解天然草地造林后土壤可溶性有机碳的变化,以河北塞罕坝的羊草草甸草原以及在草甸草原上营造的樟子松人工林和落叶松人工林为研究对象,比较了3种植被类型土壤表层0—30 cm的土壤可溶性有机碳、土壤总有机碳和土壤全氮等指标。结果表明,人工针叶林的土壤可溶性有机碳、土壤有机碳和土壤全氮含量均低于草甸草原,天然草地营造人工针叶林40年后土壤可溶性有机碳、土壤有机碳和土壤全氮都有所下降,人工林生态系统的土壤异质性低于草甸草原。

关键词：草地造林土壤可溶性有机碳土壤总有机碳土壤全氮

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喀斯特地区坡地土壤可溶性有机碳的分布特征

中国环境科学 2009年第3期29卷 248-253页

作者：刘涛泽刘丛强张伟涂成龙中国科学院地球化学研究所环境地球化学国家重点实验室贵州贵阳550002 中国科学院研究生院北京100049

以广西喀斯特地区2个不同退化程度的典型坡地作为研究对象,测定了坡地表层和不同地形部位(坡肩、坡背、坡腰和坡脚)剖面土壤可溶性有机碳(DOC)含量和δ13CDOC值,分析了土壤中DOC的迁移变化规律及影响因素.结果表明,DOC含量主要受到有机... 详细信息

以广西喀斯特地区2个不同退化程度的典型坡地作为研究对象,测定了坡地表层和不同地形部位(坡肩、坡背、坡腰和坡脚)剖面土壤可溶性有机碳(DOC)含量和δ13CDOC值,分析了土壤中DOC的迁移变化规律及影响因素.结果表明,DOC含量主要受到有机质输入、地形和土壤质量等因素影响.灌丛坡地表层土壤中DOC含量要高于草丛坡地,2个坡地表层土壤中DOC含量均随坡面向下而升高,与土壤有机碳(SOC)变化呈相反趋势.而在坡地各个地形剖面中,除灌丛坡地的坡肩和坡背2个剖面土壤中DOC含量随土层深度表现出一定的升高趋势,其他剖面中DOC含量均随土层深度增加而降低.灌丛坡地表层土壤中δ13CDOC值变化幅度明显高于草丛坡地,范围在-15.1‰～-22.1‰,与坡地植被和δ13CSOC值变化密切相关;而草丛坡地表层土壤δ13CDOC值范围在-19.98‰～-20.96‰,其变化幅度很小,与土壤δ13CSOC值变化相似,但与地表植被变化关系不明显,表明了DOC来源主要受到SOC的影响;而各个地形剖面中δ13CDOC值变化较为复杂,但灌丛坡地各剖面变化幅度明显高于草丛坡地相应剖面.剖面中有机质分解程度和输入量决定了δ13CDOC值变幅大小,因此土壤剖面中δ13CDOC值随深度变化的趋势,能够很好地反映剖面土壤中DOC迁移转化过程.

关键词：喀斯特地区坡地土壤有机碳土壤可溶性有机碳 δ13C

模拟氮沉降对杉木人工林土壤可溶性有机碳和微生物量碳的影响

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水土保持学报 2012年第2期26卷 138-143页

作者：袁颖红樊后保刘文飞张子文孟庆银胡锋李辉信南京农业大学资源与环境科学学院南京210095 南昌工程学院生态与环境科学研究所南昌330099 福建省沙县官庄国有林场福建沙县365503

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(60kg N/hm2.a)、N2(120kg N/hm2.a)和N3(240kg N/hm2.a)4种氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究外加氮源对土壤可溶性有机碳及微生物量碳的影响及与土壤酶活性的关系。相同N沉降... 详细信息

在杉木人工林中开展模拟氮沉降试验,设计N0(对照)、N1(60kg N/hm2.a)、N2(120kg N/hm2.a)和N3(240kg N/hm2.a)4种氮沉降水平。通过连续7年的处理后,研究外加氮源对土壤可溶性有机碳及微生物量碳的影响及与土壤酶活性的关系。相同N沉降处理下,土壤有机碳、可溶性有机碳和微生物量碳均随土层加深而降低。氮沉降对土壤有机碳具有促进作用,中-低氮沉降(N1、N2)增加幅度大,高氮沉降(N3)增加幅度小。低氮(N1)处理促进土壤微生物生物量C增加,而中、高氮(N2、N3)则抑制;各氮沉降处理土壤可溶性有机碳含量从高到低的顺序为:N3、N2>N1>N0。40-60cm土壤微生物量碳与蔗糖酶、纤维素酶呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶、过氧化物酶呈极显著负相关关系;除40-60cm土层的β-葡糖苷酶外,各层土壤可溶性有机碳与土壤蔗糖酶、纤维素酶和β-葡糖苷酶活性呈极显著正相关关系,与淀粉酶、多酚氧化酶和过氧化物酶呈极显著负相关关系。因此,氮沉降增加将会对土壤碳累积与分解过程产生较大的影响。

关键词：氮沉降杉木人工林土壤可溶性有机碳微生物量碳土壤酶

滨海台地典型森林类型土壤可溶性有机碳季节变化

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热带作物学报 2016年第1期37卷 30-35页

作者：杨青青陈小花余雪标杨众养薛杨王小燕海南大学环境与植物保护学院海南海口570228 海南省林业科学研究所海南海口571100 海南文昌森林生态系统定位研究站海南文昌571300

针对海南文昌滨海台地3种森林类型（人促更新次生林、次生林、椰子林）土壤可溶性有机碳含量进行测定。结果表明：次生林、人促更新次生林和椰子林土壤可溶性有机碳含量在0-100 cm剖面随土层加深而下降,且季节动态变化一致,表现为旱季... 详细信息

针对海南文昌滨海台地3种森林类型（人促更新次生林、次生林、椰子林）土壤可溶性有机碳含量进行测定。结果表明：次生林、人促更新次生林和椰子林土壤可溶性有机碳含量在0-100 cm剖面随土层加深而下降,且季节动态变化一致,表现为旱季高于雨季。旱季可溶性有机碳分配比例波动在1.2%-3.6%,随着土层深度增加比值不断增大,至40-100 cm土层变为2.6%-3.6%,表现为深层土壤高于表层土壤。土壤可溶性有机碳氮比值在不同森林类型间存在显著差异,且越往土层深处,差异越显著。说明滨海台地土壤可溶性有机碳、氮含量受雨水淋溶强度大,不同森林类型之间土壤可溶性有机碳含量对降雨强度的敏感性存在较大差异。

关键词：滨海台地植被类型土壤可溶性有机碳季节变化

交替冻融对松花江流域典型土壤可溶性有机碳的影响

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土壤通报 2012年第3期43卷 685-689页

作者：汪太明香宝孙强马广文胡钰中国环境科学研究院北京100012 国家环境保护区域生态过程与功能评估重点实验室北京100012 环境保护部信息中心北京100029

以受季节性冻融过程影响显著的黑土、暗棕壤和水稻土为例,采用实验室模拟的方法,研究交替冻融循环过程(分别在-20℃和20℃下处理)对土壤可溶性有机碳(DOC)的影响。研究表明,初次交替冻融后暗棕壤和水稻土DOC升高,黑土DOC仅降低1.3%。随... 详细信息

以受季节性冻融过程影响显著的黑土、暗棕壤和水稻土为例,采用实验室模拟的方法,研究交替冻融循环过程(分别在-20℃和20℃下处理)对土壤可溶性有机碳(DOC)的影响。研究表明,初次交替冻融后暗棕壤和水稻土DOC升高,黑土DOC仅降低1.3%。随着冻融次数增加,黑土和暗棕壤DOC含量逐渐下降,并趋于稳定,水稻土DOC呈交替上升趋势。15次交替冻融后,黑土DOC含量下降21%,水稻土DOC含量上升9%,暗棕壤DOC含量未出现明显变化。三维荧光分析结果验证了土壤DOC的变化趋势,15次交替冻融后,黑土可溶性有机物结构变复杂,分子量增加;水稻土可溶性有机物结构变简单,分子量变小;暗棕壤产生的新物质,一部分使可溶性有机物结构变复杂,分子量变大,另一部分使有机物分子量变小。

关键词：交替冻融土壤可溶性有机碳影响三维荧光

有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳的影响

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水土保持学报 2020年第6期34卷 331-336页

作者：陈晨红梅张月鲜温馨裴志福赵卉鑫李二珍内蒙古农业大学草原与资源环境学院呼和浩特010011 内蒙古自治区土壤质量与养分资源重点实验室呼和浩特010011 内蒙古巴彦淖尔市五原县农牧业技术推广中心内蒙古巴彦淖尔015118

通过研究不同有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳含量变化的影响,寻找合理高效的增碳方式,降低碱化土壤有机碳损失。以内蒙古河套灌区轻度、中度盐碱土为对象进行田间试验,设置生物炭(BC)添加、羊粪(GM)添加,对照(CK)3... 详细信息

通过研究不同有机物料添加对内蒙古河套灌区碱化土壤可溶性有机碳含量变化的影响,寻找合理高效的增碳方式,降低碱化土壤有机碳损失。以内蒙古河套灌区轻度、中度盐碱土为对象进行田间试验,设置生物炭(BC)添加、羊粪(GM)添加,对照(CK)3个处理,对比和分析不同有机物料添加后土壤有机碳(SOC)、可溶性有机碳(DOC)、土壤理化性质的变化。结果表明:(1)与CK相比,轻度碱化土壤BC、GM处理土壤DOC含量分别增加3.28%,20.66%,SOC含量增加5.40%,10.30%,中度碱化土壤BC和GM处理下可溶性碳增加41.32%,74.10%,土壤SOC含量增加60.24%,79.16%;(2)轻度碱化土壤BC和GM处理土壤DOC含量与SOC含量呈负相关,中度碱化土壤BC和GM处理下呈正相关;(3)盐碱土壤SOC、DOC含量主要与土壤pH、电导率的变化有关;BC处理较GM处理相比土壤电导率低约1.93%~29.15%,而GM处理土壤pH、碱化度比BC处理低0.31%~1.53%,7.10%~24.63%。总体来看,有机物料添加后均能使土壤中SOC、DOC含量提高,不同程度地降低土壤碱化程度,且羊粪添加较生物炭略好,因此羊粪添加对河套灌区碱化土壤碳含量的提高比生物炭添加更有效,土壤改良效果更好,土壤理化性质改善更明显。

关键词：土壤可溶性有机碳碱化土壤有机物料河套灌区土壤有机碳

淹水培养条件下土壤微生物生物量碳、氮和可溶性有机碳、氮的动态

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应用生态学报 2006年第11期17卷 2052-2058页

作者：仇少君彭佩钦荣湘民刘强唐麒中国科学院亚热带农业生态研究所亚热带农业生态重点实验室长沙410125 湖南农业大学资源环境学院长沙410128

以洞庭湖区2个典型水稻土（红黄泥和紫潮泥）为对象，研究了25℃、淹水培养条件下稻草-硫铵配施和单施硫铵处理土壤微生物生物量碳、氮（SMBC、SMBN）和可溶性有机碳、氦（SDOC、SDON）的动态变化．结果表明，SMBC、SMBN和SDOC、SDON在... 详细信息

以洞庭湖区2个典型水稻土（红黄泥和紫潮泥）为对象，研究了25℃、淹水培养条件下稻草-硫铵配施和单施硫铵处理土壤微生物生物量碳、氮（SMBC、SMBN）和可溶性有机碳、氦（SDOC、SDON）的动态变化．结果表明，SMBC、SMBN和SDOC、SDON在培养前期达到峰值，之后降低，并趋于稳定．添加底物后，2种土壤不同处理土壤微生物生物量碳与有机碳（SMBC／TC）和土壤微生物生物量氮与全氮（SMBN／TN）的平均值都在2％-3％之间变化；可溶性碳与全碳（SDOC／TC）的平均值为1％左右，可溶性氮与全氮（SDON／TN）平均值为5％-6％．2种土壤中SMBC峰值单施硫铵处理最大，但与稻草-硫铵配施处理差异均不显著；SMBN、SDOC和SDON峰值稻草-硫铵配施最大．稻草．硫铵配施与单施硫铵处理中，低肥力红黄泥的SMBN、SDOC和SDON峰值差异显著；而高肥力紫潮泥SMBN和SDOC峰值差异不显著．前7d，SMBC／SMBN〈10；14d后，同一时刻单施硫铵处理SMBC／SMBN〉稻草．硫铵配施．不同处理的SDOC!SDON3d时最大．28d时最小．

关键词：土壤微生物生物量碳土壤微生物生物量氮土壤可溶性有机碳土壤可溶性有机氮水稻土