内蒙古典型草原氮素转化的微生物驱动机理研究

发布时间：2024-04-09 02:19

　　作为世界上最大的陆地生态系统,草原生态系统占世界陆地总面积的40.5%,占我国国土面积的41.7%。除了为日益增长的人口提供肉类食物之外,草原具有非常重要的生态功能。而草原放牧导致大量的氮素返回到土壤中,使得草原土壤成为氮循环的热点区域,也成为温室气体N₂O的重要源。因此,研究草原生态系统中的氮循环对于草原生态系统的可持续稳定发展及其在气候变化中的作用等具有重要意义。草原牲畜放牧行为对草原土壤碳氮循环相关微生物群落的影响主要通过啃食、踩踏和排泄物等方式造成。割草既是一种常见的管理方式,也模拟放牧带来的啃食行为。因此,本论文首先选取了放牧、围封和割草三种长期定位实验站,将三种管理方式分别作为一个整体因子,研究其对硝化和反硝化微生物群落的影响;其次着重研究长期不同梯度放牧对土壤微生物群落、硝化活性以及活性硝化微生物的影响;再探究牲畜排泄物斑块中N20排放的生物路径及对N循环相关功能微生物的影响;最后着眼于放牧草地土壤活性甲烷氧化和氨氧化微生物的交互作用研究。主要实验结果如下:(1)AOAamoA基因丰度在轻度放牧处理下显著高于两个频率的割草处理。变性梯度凝胶电泳(DG...

【文章页数】：138 页

【学位级别】：博士

【部分图文】：

图１－１?土壤系统中温室气体氧化亚氮Ｎ２０的排放（Ｓｉｎｇｈ?ｅｔａｌ．，２０１０）．??Ｆｉｇｕｒｅ?１－１?Ｎｉｔｒｏｕｓ?ｏｘｉｄｅ?ｅｍｉｓｓｏｎｓ?ｉｎ?ｓｏｉｌｓ?（Ｓｉｎｇｈ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１０）．??

温室气体高，但Ｎ２〇的百年全球变暖潜势是Ｃ０２的２９８倍（ＩＰＣＣ，２００７）。在过??去的三十多年中，Ｎ２０浓度正以０．７３?土?Ｏ．ＯＳｐｐｂｙｒ１的速率持续增加（ＩＰＣＣ，??２０１４）。农业生产过程被认为是Ｎ２０的最大来源（图１－１）。从全球大背景看，??１９９０年至２０....

图１－３?土壤生态系统中主要的氮循环及Ｎ２０生物产生途径（Ｗｒａｇｅｅｔａｌ．，??２００１?；?Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１２；?Ｈｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１５）．??－

?２００１；?Ｓｃｈｒｅｉｂｅｒ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１２；?Ｈｕ?ｅｔ?ａｌ．，?２０１５）．??１．４．１硝化作用（传统的两步硝化反应）??传统的硝化作用是指由ＮＨ３经Ｎ〇２－最终氧化为Ｎ〇ｆ的过程（图１－４）。这些??反应是由两种微生物催化完成的：第一种微生物是氨氧化微生物....

图１－４硝化反应过程以及参与其中的酶（ＨｙｎｅｓａｎｄＫｎｏｗｌｅｓ，?１９８４；Ｐｏｔｈ??ａｎｄ?Ｆｏｃｈｔ，１９８５；?Ｗｏｏｄ，?１９８６；?Ｗｒａｇｅ?ｅｔ?ａｌ．，?２００１）．??

２００８；?Ｈａｔｚｅｎｐｉｃｈｌｅｒ?ｅｔ?ａｌ．，２００８；?Ｐｒｏｓｓｅｒ?ａｎｄ?Ｎｉｃｏｌ，２００８）。与?ＡＯＢ?不同，ＡＯＡ?以??重碳酸盐为碳源、利用铵态氮氧化产生细胞能量进行化能无机自养生长。在硝化??过程中Ｎ２０的产生主要是羟氨及亚硝酸根的分解反应（图１－４）....

图１－５硝化微生物的代谢多样性（Ｓａｎｔｏｒｏ，?２０１６）．??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?Ｏｎｅ?ｓｔｅｐ?ｎｉｔｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ?（Ｓａｎｔｏｒｏ，?２０１６）．??９??

和传统的两步硝化反应不同，一步硝化作用（也称“完全硝化作用”）是由??一种微生物将ＮＨ３直接氧化生成ＮＣＶ的过程。完全硝化作用没有ｎ〇２－的生成??（图１－５）。Ｄａｉｍｓｅｔａｌ？和ｖａｎＫｅｓｓｅｌｅｔａｌ．?（２０１５）通过不断添加低浓度的铵盐到??生物膜反应器中，分别从深....

本文编号：3949163