典型南方岩溶稻田土壤腐殖质、微生物和土壤呼吸的耦合关系研究
批准号:
41867008
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
40.0 万元
负责人:
靳振江
依托单位:
学科分类:
基础土壤学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘德深、潘复静、贾远航、袁武、程跃扬
中文摘要
稻田土壤微生物固碳研究是当前全球气候变化下的前沿课题。岩溶土壤中腐殖质易与高含量钙镁结合成稳定的复合物,能够降低微生物的可利用性。但是我们发现,岩溶土壤中微生物的碳源代谢活性显著高于非岩溶区。因此,我们提出如下假设:在高含量的矿物腐殖质复合物的驱动下,细菌的碳源利用效率提高,真菌丰度降低,土壤呼吸下降,促进土壤有机积碳的积累和稳定。本项目以毛村岩溶试验场和会仙岩溶湿地的定位研究为基础,测定腐殖质组分及其结构,明晰岩溶土壤有机质的稳定特征;采用高通量测序法和比色测定法分析稻田土壤及其团聚体颗粒组中微生物群落结构和土壤酶活性特征;采用原位测定和微生物抑制呼吸技术明晰不同微生物群落对土壤呼吸的贡献;通过室内培养结合同位素示踪法验证土壤腐殖质、微生物群落及其呼吸活性之间的耦合关系,探讨岩溶稻田土壤微生物的固碳过程和机制,丰富土壤固碳理论。
英文摘要
The microbial carbon-sequestration in paddy soil is a subject in the forefront of research under the global climate change. In calcareous influenced soil of karst ecosystem, humus is easily stabilized by metals (Ca and Mg) bridges, reducing its bioavailability of microorganisms. However, we found that the carbon source metabolism activity of microbes in karst soil was significantly higher than that in nonkarst soil. Therefore, we hypothesize that the high content of mineral-humus complex represses the soil repartition through increasing bacterial carbon source utilization and deceasing fungi abundance, which promotes the accumulation and stabilization of soil organic matter. In this study, the follow subjects will be carried on based on the positioning trial in both Maocun karst experimental site and Huixian karst wetland. The component and structure of humus will be measured to recognize the stable characteristics of karst soil organic matter. The microbial community structure and soil enzyme activity in paddy soil and in its different aggregate groups will be analyzed by using high-throughput sequencing and colorimetric method. The soil respiration will be determined in situ and the contributions of different microbial communities to soil respiration will be verified by using respiration inhibition technology. The coupling relationship among humus, microbial community and soil respiration will be analyzed by incubation experiment together with the stable isotope tracer technique. The above results will help us to understand the process and mechanism of microbial carbon-sequestration in karst paddy soil and enrich the theory of soil carbon-sequestration.
南方岩溶稻田土壤腐殖质-微生物-土壤呼吸的耦合关系关乎土壤有机碳的固定机制。.水稻生长期中,岩溶湿地利用为稻田后,呼系统通量总体降低22.30%;岩溶区稻田CO2排放通量比非岩溶区低20.80 %。岩溶区的真菌丰度总体上较高,细菌的丰度较低,而随着真菌与细菌OTUs比值的增加,土壤呼吸降低。天然湿地的土壤酶活性显著低于稻田,岩溶区稻田的土壤酶活性总体上高于非岩溶区。.真菌和细菌的对稻田土壤呼吸贡献分别为35.73%-41.92%和58.08%-64.27%;添加稻草能够提高岩溶区土壤有机碳矿化速率,同时添加CaCO3与稻草能够提高非岩溶区土壤有机碳累积矿化量。对真菌而言,岩溶区土壤中添加CaCO3、添加秸秆与同时添加CaCO3和秸秆增加了子囊菌门的相对丰度;非岩溶区后2种处理增加了子囊菌门的相对丰度。对细菌而言,3种处理均提高了非岩溶区假单胞菌属的相对丰度。以上结果表明,微生物和Ca2+对维持岩溶稻田较低的土壤呼吸具有重要的作用。.稻田的胡敏酸和胡敏素的含量均显著高于天然湿地二者的含量。岩溶区的胡敏酸含量显著高于非岩溶区的胡敏酸含量。岩溶湿地与稻田土壤腐殖质组成没有显著差异;岩溶区稻田土壤腐殖质的羧基碳显著低于非岩溶区稻田,3种处理下岩溶区土壤中羧基碳的比例均显著低于非岩溶,表明较低的羧基碳是岩溶区土壤腐殖质的典型特征之一。相比于天然湿地,烷氧基碳、羧基碳和芳香碳是稻田土壤有机碳积累的重要组成部分,微生物多样性对土壤有机碳的稳定和积累具有重要的作用。.在团聚体水平上,与天然湿地相比,稻田微团聚体比例较高;岩溶区的大团聚体质量分数显著高于非岩溶。岩溶区土壤的MWD和GMD均显著高于非岩溶区,表明岩溶区土壤稳定性较高。稻田中Chloroflexi在团聚体的3个粒径中的相对丰度均显著高于天然湿地;岩溶区的Proteobacteria等5个门的相对丰度均显著高于非岩溶区。在团聚体的3个粒径中,稻田的土壤酶活性显著高于天然湿地,岩溶区稻田的土壤酶活性均显著高于非岩溶区。可能表明较高的微生物丰度和活性是维持岩溶区土壤结构稳定的重要因素。.胡敏素的含量均显著高于天然湿地二者的含量。岩溶的胡敏酸含量显著高于非岩溶区的胡敏酸含量。岩溶湿地与稻田土壤腐殖质组成没有显著差异;岩溶稻田土壤腐殖质的羧基碳显著低于非岩溶稻田,3种处理下岩溶区土壤中羧基碳的比例均显著低于非岩溶,表明较低的羧基碳
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Investigation of soil bacterial communities and functionalities within typical karst paddy field soils in southern China
南方典型喀斯特稻田土壤细菌群落及功能调查
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
Fresenius Environmental Bulletin
影响因子:
--
作者:
[ZHOU Junbo, JIN Zhenjiang, LENG Meng, XIAO Xiaoyi, WANG Xiaotong, PAN Fujing, LI Qiang]
通讯作者:
LI Qiang
DOI:
10.13227/j.hjkx.202108222
发表时间:
2022
期刊:
环境科学
影响因子:
--
作者:
[肖筱怡, 靳振江, 冷蒙, 李雪松, 熊丽媛]
通讯作者:
熊丽媛
DOI:
--
发表时间:
2021
期刊:
桂林理工大学学报
影响因子:
--
作者:
[程跃扬, 靳振江, 周军波, 袁武, 贾远航, 梁锦桃, 邱江梅, 潘复静, 刘德深]
通讯作者:
刘德深
DOI:
10.13227/j.hjkx.201811048
发表时间:
2019-07-08
期刊:
Huan jing ke xue= Huanjing kexue
影响因子:
--
作者:
[Jia, Yuan-Hang, Jin, Zhen-Jiang, Liu, De-Shen]
通讯作者:
Liu, De-Shen
DOI:
10.13227/j.hjkx.202011164
发表时间:
2021
期刊:
环境科学
影响因子:
--
作者:
[周军波, 靳振江, 肖筱怡, 冷蒙, 王晓彤, 潘复静]
通讯作者:
潘复静
共 15 条
岩溶区铝土矿脱水矿泥团聚体的生物重构机制
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批准号:42367017
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:34万元
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批准年份:2023
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负责人:靳振江
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依托单位:
岩溶峰丛洼地土壤CO2固定细菌的群落结构及固碳活性
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批准号:41361054
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项目类别:地区科学基金项目
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资助金额:50.0万元
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批准年份:2013
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负责人:靳振江
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依托单位:
国内基金
海外基金