碳穩(wěn)定性同位素示蹤免耕土壤微生物多樣性研究.pdf

1、溫室氣體的排放導(dǎo)致全球變暖和海平面上升，引起了人們的廣泛關(guān)注。土壤是溫室氣體的主要排放源之一，大氣中約有5％～20％的CO2來自土壤，自養(yǎng)微生物有極強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性，在二氧化碳固定方面有很大潛力，但免耕耕作對(duì)水稻土CO2固定自養(yǎng)微生物數(shù)量和種類的影響仍不清楚。本實(shí)驗(yàn)選擇南方免耕稻田為典型研究區(qū)域，以CO2固定自養(yǎng)微生物類群為研究對(duì)象，采用13C穩(wěn)定同位素標(biāo)記技術(shù)，示蹤土壤中CO2同化過程，明確土壤自養(yǎng)微生物固定CO2通量;采用穩(wěn)定性同位素

2、核酸探針(DNA-SIP)技術(shù)，結(jié)合PCR-RFLP方法和高通量測(cè)序技術(shù)，研究了南方免耕水稻土中CO2固定自養(yǎng)微生物的多樣性。
　　結(jié)果表明，經(jīng)過10周的連續(xù)培養(yǎng)，實(shí)驗(yàn)土壤13C-SOC含量范圍為70.88～350.15mg·kg-1，其中FG-PL為350.15 mg·kg-1，F(xiàn)G-PP為133.05 mg·kg-1，F(xiàn)G-PH為70.88mg·kg-1,TF-PL為328.76mg·kg-1,TF-PP為171.62 mg·

3、kg-1,TF-PH為92.01 mg·kg-1。可見不同剖面土壤微生物固定CO2通量差異顯著，表現(xiàn)為PL＞PP＞PH。兩種土壤13C-CO2固定速率為0.10～0.49μg13Cg-1d-1，其中FG-PL為0.49μg13Cg-1d-1，F(xiàn)G-PP為0.19μg13Cg-1d-1，F(xiàn)G-PH為0.10μg13Cg-1d-1，TF-PL為0.46μg13Cg-1d-1，TF-PP為0.23μg13Cg-1d-1，TF-PH為0.13μ

4、g13Cg-1d-1。與以往的研究結(jié)果比較發(fā)現(xiàn)，添加較高濃度的CO2能夠提高免耕水稻土中二氧化碳固定自養(yǎng)微生物的多樣性，表明在CO2升高環(huán)境條件下土壤具有一定的調(diào)節(jié)功能，有減緩CO2溫室氣體效應(yīng)的潛力。
　　熒光實(shí)時(shí)定量PCR定量結(jié)果顯示，鐵滲潛育水耕人為土FG和普通鐵滲水耕人為土TF經(jīng)13CO2標(biāo)記處理80d后，密度梯度離心分離的15層DNA樣品中的cbbLR基因第8層最高，分別為1.36×105拷貝·g-1干土和2.21×10

5、5拷貝·g-1干土。高通量測(cè)序結(jié)果表明，Proteobacteria(42.4％)為土壤微生物的優(yōu)勢(shì)門，Betaproteobacteria(25.20％)和Alphaproteobacteria(10.00％)為土壤微生物的優(yōu)勢(shì)綱， Burkholderiales(20.60％)Rhizobiales(5.10％)、Rhodospirillales(3.00％)為土壤微生物的優(yōu)勢(shì)目，Burkholderiaceae(20.1％)和Rh

6、odospirillaceae(2.40％)為土壤微生物的優(yōu)勢(shì)科。
　　以分離的7、8層DNA為模板，構(gòu)建了包括兩種土壤13CO2標(biāo)記和12CO2對(duì)照的cbbLR基因文庫(kù)，8個(gè)基因文庫(kù)中672個(gè)克隆經(jīng)酶切后分為30個(gè)OTUs類型，分布在5個(gè)目、9個(gè)科和12個(gè)已知屬。土壤FG以Bradyrhizobium和Rubrivivax為主要類群，占全部克隆數(shù)的60.40％和13.86％，土壤TF中的微生物種屬分布比較均勻，Rhodopseu