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生物学
微生物在土壤腐殖质形成与转化中作用的研究
本研究以黑钙土为供试土壤,在对供试黑钙土中的微生物进行了分离、鉴定和确定了供试土壤微生物优势种群组成的基础上,分别研究了培养条件下,玉米秸秆粉、不同温度、不同土壤含水量、不同氧气和二氧化碳浓度等影响因子对微生物数量、种群丰富度和种群更替的影响,以及不同微生物在土壤FA、HA形成与转化中的作用。研究结果表明:(1)柠檬色节杆菌(Arthrobacter citreus)、球形节杆菌(Ar. globiformis)、放射形土壤杆菌变种Ⅰ(Agrobacterium radiobacter var.Ⅰ)、类产碱假单胞(Ps.pseudoalaligenes)、荧光假单胞菌变种Ⅰ(Ps. fluorescens var.Ⅰ)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、蕈状芽孢杆菌(B. mycoides)、粪肥纤维单胞菌(Cellulomonas fimi)、白色链霉菌(Streptomyces albus)、青蓝链霉菌(S. caeruleus)、褐色链霉菌(S. chromfuscus)、深红诺卡氏菌(Nocardia rubropertincta)、盘旋诺卡氏菌(Nocardia convoluta)、黑曲霉(Aspergillus niger)、扩展青霉(Penicillium expansum)、杂色茎点霉(Phoma nebulosa)、核茎点霉(P. putaminum)17种微生物为供试土壤的微生物优势种种群。(2)土壤微生物优势种群在土壤腐殖质的形成与转化中发挥着重要作用。在不同培养条件下,粪肥纤维单胞菌(C. fimi)、类产碱假单胞(P. pseudoalaligenes)、荧光假单胞菌变种Ⅰ(P. fluorescens var.Ⅰ)、放射形土壤杆菌变种Ⅰ(Ag. radiobacter var.Ⅰ)、白色链霉菌(S. albus)、褐色链霉菌(S. chromfuscus)、青蓝链霉菌(S. caeruleus)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)、蕈状芽孢杆菌(B. mycoides)具有促进FA积累的作用;深红诺卡氏菌(Nocardia rubropertincta)、黑曲霉(Aspergillus niger)、盘旋诺卡氏菌(Nocardia convoluta)、核茎点霉(Phoma putaminum)、杂色茎点霉(Ph. nebulosa)、扩展青霉(Penicillium expansum)、球形节杆菌(Arthrobacter globiformis)、柠檬色节杆菌(Ar. citreus)具有促进FA分解的作用;粪肥纤维单胞菌(C. fimi)、放射形土壤杆菌变种Ⅰ(Ag. radiobacter var.Ⅰ)、荧光假单胞菌变种Ⅰ(Ps. fluorescens var.Ⅰ)、类产碱假单胞(Ps. pseudoalaligenes)、白色链霉菌(S. albus)、青蓝链霉菌(S. caeruleus)、褐色链霉菌(S. chromfuscus)、枯草芽孢杆菌(B. subtilis)具有促进HA积累的作用;蕈状芽孢杆菌(B. mycoides)、深红诺卡氏菌(N. rubropertincta)、核茎点霉(Ph. putaminum)、杂色茎点霉(Ph. nebulosa)、黑曲霉(A. niger)、扩展青霉(P. expansum)、盘旋诺卡氏菌(N. convoluta)、柠檬色节杆菌(Ar. citreus)、球形节杆菌(Ar. globiformis)具有促进HA分解的作用。(3) Bootstrap种群丰富度的统计方法较适合土壤微生物种群丰富的统计。(4)不同环境因子是通过影响微生物的种类、数量和活性间接地影响FA、HA的形成与转化,凡是有利于微生物种类、数量、活性提高的影响因子,都将促进土壤腐殖质的分解,不利于土壤腐殖质的积累。 不同培养条件对土壤微生物及土壤腐殖质形成与转化影响的结论详述如下: 1、玉米秸秆加入土壤后,对土壤微生物的数量具有促进作用。其中,玉米秸秆对土壤细菌、真菌种群数量影响较大,具有使土壤微生物区系由细菌型向真菌型转化的趋势,表现为细菌真菌比(B/F)比值缩小。玉米秸秆加入土壤后,在培养180天内,使微生物种群丰富度略有降低;土壤添加玉米秸秆后,细菌在土壤TC、WSS转化中发挥着重要作用,在不添加玉米秸秆时,细菌在土壤FA转化中发挥着重要作用。真菌在土壤TC、HA、FA转化过程中发挥着重要作用。 2、不同温度对土壤好氧、兼性好氧细菌、真菌的数量的影响差异显著,但对放线菌数量的影响差异不显著。30℃培养可使微生物种群的丰富度略有上升,15℃培养和15℃变温培养微生物种群的丰富度略有下降。不同温度影响土壤微生物数量和种群更替最终结果。在不同温度条件下,参与土壤腐殖质转化的微生物有所不同,在15℃培养条件下,细菌、放线菌、真菌共同参与土壤腐殖质转化,细菌发挥着重要作用,而在25-30℃培养条件下,真菌在土壤腐殖质的形成与转化中发挥着重要作用。不同温度处理没有改变土壤微生物优势种群在土壤物质转化中的主导地位。土壤微生物优势种群在FA、HA的转化过程中发挥着重要作用,研究优势微生物种群的数量、性质可以表征土壤FA、HA的转化趋势。不同培养温度处理,对黑钙土HA含量的影响差异显著。25℃、30℃对HA的分解具有促进作用;15℃、15℃变温对HA的积累具有促进作用;不同培养温度处理,对黑钙土FA含量的影响表现为差异不显著。 3、不同含水量对细菌、真菌的数量的影响差异显著,但对放线菌数量的影响差异不显著。不同含水量不仅影响微生物的数量和种群更替结果,而且改变土壤微生物种群的丰富度,30%含水量可使微生物种群的丰富度增加;15%含水量、干湿交替可使微生物种群的丰富度略有降低。在不同含水量条件下,微生物参与土壤腐殖质不同组分转化,在30%含水量条件下,微生物主要参与HA的转化,在15%含水量条件下,微生物主要参与FA的转化,在干湿交替条件下,微生物同时参与HA、FA的转化。15%含水量促进了FA的分解,30%含水量促进了FA的积累,也促进了HA的分解,干湿交替可加剧FA、HA的分解。 4、高氧浓度(35%)和低氧浓度(3%)对微生物数量的影响差异显著,高氧浓度促进微生物数量的增加,低氧浓度抑制微生物数量的增加。不同氧浓度不但影响微生物种群的丰富度,而且影响土壤微生物种群更替结果,高氧浓度促进土壤真菌区系的发展。在低氧浓度下,细菌、放线菌在FA、HA的转化方面发挥着重要作用;在高氧浓度下,真菌在FA、HA的转化方面发挥着重要作用。35%O_2浓度具有显著的促进HA、FA分解的作用,3%O_2浓度对HA的积累作用的影响不显著(180天)。 5、5%CO_2对微生物的生长具有抑制作用,但不影响微生物种群的丰富度。在5%CO_2培养条件下,随着培养时间的延长,微生物不表现出明显种群更替现象。在5%CO_2培养条件下,抑制了土壤腐殖质的形成与转化。
博士论文
《吉林农业大学》 2006年博士论文

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