论文部分内容阅读
碳源具有高度的生物化学稳定性和较强的吸附性能,在改善土壤质量、增加土壤微生物数量、维持土壤碳库稳定等方面均发挥着重要作用。明晰不同碳源在土壤碳代谢中的作用机制,对保持和改善土壤质量具有一定的意义。在东北黑土和盐碱农田中添加秸秆、生物炭和纳米碳3种碳源,研究其添加后土壤碳库动态的变化并进一步分析碳代谢微生物的驱动机制,同时比较两种类型土壤对不同碳源添加的响应机制差异,为维持黑土和盐碱土生产力提供依据。研究得到如下结果:1.黑土和盐碱土化学性质、生态化计量特征和碳库动态指标在3种碳源添加后大都表现为根际高于非根际的,但与无碳添加相比,在根际和非根际的变化规律不同。2.3种碳源添加后土壤pH在黑土根际和非根际都增加,而在盐碱土非根际降低;3种碳源添加后黑土和盐碱土养分含量在根际和非根际大都降低,仅有速效氮含量在黑土根际中增加,有机碳和全磷含量在黑土非根际生物炭添加后、盐碱土非根际秸秆添加后增加。土壤生态化学计量特征受黑土和盐碱土养分变化影响大都表现为不变或降低,但在非根际土壤中C:N都增加,秸秆和生物炭添加后非根际C:P增加。3.在黑土中,3种碳源添加后土壤碳库动态指标大都降低,但在秸秆添加后土壤根际活性有机碳、在秸秆和生物炭添加后土壤非根际非活性有机碳、在生物炭添加后土壤非根际碳库指数增加。在盐碱土中,3种碳源添加后土壤活性有机碳、碳库活度、碳库活度指数、碳库管理指数均在土壤根际增加,在非根际降低;土壤非活性有机碳和碳库指数都在根际降低,而秸秆和生物炭添加后土壤非活性有机碳、秸秆添加后土壤碳库指数都在非根际增加。4.在群落组成及相对丰度方面,3种碳源添加后黑土和盐碱土中的优势菌门都为变形菌门(Proteobacteria),优势菌纲都为γ-变形菌纲(Gammaproteobacteria);3种碳源添加后黑土碳代谢微生物物种丰度高于盐碱土,其中生物炭添加提高了黑土碳代谢微生物物种丰度;碳代谢微生物多样性Observed species指数、Chao1指数及Shannon指数在黑土和盐碱土中均降低或无变化。群落组间差异表现为在秸秆添加后黑土出现显著差异物种,主要为硫碱弧菌(Thioalkalivibrio)和硫腺菌(Thiocystis);在生物炭添加后盐碱土出现的显著差异物种主要为硫化细菌(Thiobacillaceae)和亚硝化单胞菌(Nitrosomonadales)。5.主成分分析结果表明,3种碳源添加后,黑土和盐碱土碳代谢仍受土壤化学性质、生态化学计量特征、碳库动态和微生物的综合作用调控;但在黑土中土壤磷素所占比重降低而碳代谢微生物多样性占比增加,在盐碱土中碳代谢微生物所起作用较小。