內(nèi)源鐵及添加碳對水稻土CH 4 和CO 2 排放的影響
發(fā)布時間：2024-11-03 00:35
全球變暖與大氣中的溫室氣體濃度升高具有密切關系。近年來,我國水稻土壤地力的下降以及CH4和CO2等溫室氣體的大量排放已引起了學者們廣泛關注。本研究以湖北省幾種代表性的水稻土,采自潛江市的油菜-中稻輪作土（簡稱QR）和休閑/泡水-中稻土（簡稱QF）以及采自咸寧市的油菜-中稻輪作土（簡稱XR）和休閑/泡水-中稻土（簡稱XF）為對象,在室內(nèi)培養(yǎng)條件下,研究了不同外源碳以及水分條件下的CH4和CO2排放特征及其影響因素;分析了土壤可溶性有機碳（DOC）與CH4和CO2排放關系以及氧化還原電位（Eh）、外源碳等對土壤有機碳礦化的影響;探討了土壤內(nèi)源鐵的還原與CH4和CO2排放之間的耦合關系,并利用分子生物學手段研究了土壤的總細菌和鐵還原細菌（FeRB）的群落多樣性及組成結構,從分子生態(tài)驅動機制上解釋了不同環(huán)境中的異化鐵還原差異以及對土壤有機碳礦化的影響。主要研究結果如下:1.淹水條件下添加稻草以及稻草+尿素后,XR和QF土壤在培養(yǎng)期間的CH4累積排放量分別為969.53～1692.05和1739.36～1855.55 mg C kg-1,遠高于非淹水條件（WFPS 80%）相同處理的CH4累積排放...
【文章頁數(shù)】：119 頁
【學位級別】：博士
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
縮略詞表
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 稻田土壤固碳與溫室氣體排放
1.3 土壤中CH4和CO2的產(chǎn)生機理
1.4 土壤中CH4和CO2排放影響因子
1.4.1 土壤碳素
1.4.2 土壤礦質(zhì)氮
1.4.3 土壤氧化還原狀況
1.4.4 土壤鐵、碳耦合作用
1.4.5 土壤鐵氧化/還原細菌
1.5 研究的目標與內(nèi)容
1.5.1 研究目標
1.5.2 研究內(nèi)容
1.5.3 技術路線圖
第二章 添加稻草對CH4、CO2排放及全球增溫潛勢的影響
2.1 前言
2.2 試驗樣品采集
2.3 實驗方法
2.3.1 實驗設計
2.3.2 氣體及土壤指標分析
2.3.3 CH4和CO2的全球增溫潛勢(GWP)計算
2.3.4 數(shù)據(jù)分析
2.4 結果
2.4.1 CH4排放
2.4.2 CO2排放
2.4.3 CH4和CO2的GWP
2.4.4 土壤Eh
2.4.5 土壤DOC
2.5 討論
2.5.1 水分對土壤有機碳的影響
2.5.2 不同稻草添加方式對土壤氮素的影響
2.6 小結
第三章 葡萄糖對CH4和CO2排放影響及鐵的調(diào)節(jié)作用
3.1 前言
3.2 材料與方法
3.2.1 土壤來源
3.2.2 土壤分析方法
3.2.3 室內(nèi)培養(yǎng)
3.2.4 氣體分析
3.2.5 Fe(II)產(chǎn)生速率計算及統(tǒng)計分析
3.3 結果
3.3.1 CH4排放
3.3.2 CO2排放
3.3.3 Fe(II)和Fe(III)的濃度
3.4.討論
3.4.1 葡萄糖對水稻土CH4和CO2排放的影響
3.4.2 異化鐵還原對水稻土CH4和CO2排放的影響
3.5.小結
第四章 蒽醌 2,6-二磺酸鈉對CH4、CO2排放及異化鐵還原影響
4.1 前言
4.2 材料與方法
4.2.1 土壤采樣及分析方法
4.2.2 室內(nèi)培養(yǎng)
4.2.3 CH4和CO2排放通量計算及統(tǒng)計分析
4.3.結果
4.3.1 CH4排放
4.3.2 不同AQDS濃度下的CH4排放
4.3.3 CO2排放
4.3.4 不同濃度AQDS對CO2排放
4.3.5 Fe(II)產(chǎn)量
4.4 討論
4.4.1 AQDS對土壤異化鐵還原的影響
4.4.2 AQDS對土壤CH4和CO2排放的影響
4.5.小結
第五章 兩種水稻土微生物群落多樣性分析
5.1 前言
5.2 材料與方法
5.2.1 土壤來源
5.2.2 土壤總DNA的提取和純化
5.2.3 質(zhì)粒和菌株
5.2.4 實驗中所用培養(yǎng)基
5.2.5 溶液和緩沖液
5.2.6 酶及試劑盒
5.2.7 DNA的純化
5.2.8 PCR擴增
5.2.9 PCR產(chǎn)物的TA克隆及感受態(tài)細胞的轉化培養(yǎng)
5.2.10轉化子質(zhì)粒的提取和檢測
5.2.11末端限制性片段長度多態(tài)性(T- RFLP)分析
5.3 實驗結果
5.3.1 土壤的 16S rDNA PCR擴增
5.3.2 克隆子質(zhì)粒提取及T-RFLP分析
5.4 討論
5.5 小結
第六章 水稻土鐵還原菌多樣性分析
6.1 前言
6.2 材料和方法
6.2.1 樣品采集及處理
6.2.2 FeRB富集培養(yǎng)
6.2.3 基因組提取及高通量測序
6.2.4 群落多樣性和豐富度計算
6.2.5 群落結構與環(huán)境變量分析
6.2.6 不同土壤的異化鐵還原實驗
6.3 結果
6.3.1 相關分子實驗結果
6.3.2 土壤中FeRB豐富度及多樣性
6.3.3 FeRB群落組成與結構
6.3.4 Fe(II)濃度
6.3.5 FeRB分布與環(huán)境變量間的關系
6.5 討論
6.5.1 本研究技術的優(yōu)勢
6.5.2 FeRB在不同分類層次下的差異及影響因素
6.5.3 試驗中的一些新發(fā)現(xiàn)
6.6 小結
第七章 全文總結與展望
7.1 外源碳對土壤CH4和CO2排放影響
7.2 內(nèi)源鐵對土壤CH4和CO2排放影響
7.3 鐵、碳耦合作用對土壤固碳的影響
7.4 鐵還原細菌在土壤鐵、碳元素循環(huán)中的作用
主要結論
主要創(chuàng)新點
不足之處和展望
參考文獻
附錄 攻博期間發(fā)表的論文
致謝
本文編號：4010404
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【學位級別】：博士
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中文摘要
Abstract
縮略詞表
第一章 前言
1.1 研究背景
1.2 稻田土壤固碳與溫室氣體排放
1.3 土壤中CH4和CO2的產(chǎn)生機理
1.4 土壤中CH4和CO2排放影響因子
1.4.1 土壤碳素
1.4.2 土壤礦質(zhì)氮
1.4.3 土壤氧化還原狀況
1.4.4 土壤鐵、碳耦合作用
1.4.5 土壤鐵氧化/還原細菌
1.5 研究的目標與內(nèi)容
1.5.1 研究目標
1.5.2 研究內(nèi)容
1.5.3 技術路線圖
第二章 添加稻草對CH4、CO2排放及全球增溫潛勢的影響
2.1 前言
2.2 試驗樣品采集
2.3 實驗方法
2.3.1 實驗設計
2.3.2 氣體及土壤指標分析
2.3.3 CH4和CO2的全球增溫潛勢(GWP)計算
2.3.4 數(shù)據(jù)分析
2.4 結果
2.4.1 CH4排放
2.4.2 CO2排放
2.4.3 CH4和CO2的GWP
2.4.4 土壤Eh
2.4.5 土壤DOC
2.5 討論
2.5.1 水分對土壤有機碳的影響
2.5.2 不同稻草添加方式對土壤氮素的影響
2.6 小結
第三章 葡萄糖對CH4和CO2排放影響及鐵的調(diào)節(jié)作用
3.1 前言
3.2 材料與方法
3.2.1 土壤來源
3.2.2 土壤分析方法
3.2.3 室內(nèi)培養(yǎng)
3.2.4 氣體分析
3.2.5 Fe(II)產(chǎn)生速率計算及統(tǒng)計分析
3.3 結果
3.3.1 CH4排放
3.3.2 CO2排放
3.3.3 Fe(II)和Fe(III)的濃度
3.4.討論
3.4.1 葡萄糖對水稻土CH4和CO2排放的影響
3.4.2 異化鐵還原對水稻土CH4和CO2排放的影響
3.5.小結
第四章 蒽醌 2,6-二磺酸鈉對CH4、CO2排放及異化鐵還原影響
4.1 前言
4.2 材料與方法
4.2.1 土壤采樣及分析方法
4.2.2 室內(nèi)培養(yǎng)
4.2.3 CH4和CO2排放通量計算及統(tǒng)計分析
4.3.結果
4.3.1 CH4排放
4.3.2 不同AQDS濃度下的CH4排放
4.3.3 CO2排放
4.3.4 不同濃度AQDS對CO2排放
4.3.5 Fe(II)產(chǎn)量
4.4 討論
4.4.1 AQDS對土壤異化鐵還原的影響
4.4.2 AQDS對土壤CH4和CO2排放的影響
4.5.小結
第五章 兩種水稻土微生物群落多樣性分析
5.1 前言
5.2 材料與方法
5.2.1 土壤來源
5.2.2 土壤總DNA的提取和純化
5.2.3 質(zhì)粒和菌株
5.2.4 實驗中所用培養(yǎng)基
5.2.5 溶液和緩沖液
5.2.6 酶及試劑盒
5.2.7 DNA的純化
5.2.8 PCR擴增
5.2.9 PCR產(chǎn)物的TA克隆及感受態(tài)細胞的轉化培養(yǎng)
5.2.10轉化子質(zhì)粒的提取和檢測
5.2.11末端限制性片段長度多態(tài)性(T- RFLP)分析
5.3 實驗結果
5.3.1 土壤的 16S rDNA PCR擴增
5.3.2 克隆子質(zhì)粒提取及T-RFLP分析
5.4 討論
5.5 小結
第六章 水稻土鐵還原菌多樣性分析
6.1 前言
6.2 材料和方法
6.2.1 樣品采集及處理
6.2.2 FeRB富集培養(yǎng)
6.2.3 基因組提取及高通量測序
6.2.4 群落多樣性和豐富度計算
6.2.5 群落結構與環(huán)境變量分析
6.2.6 不同土壤的異化鐵還原實驗
6.3 結果
6.3.1 相關分子實驗結果
6.3.2 土壤中FeRB豐富度及多樣性
6.3.3 FeRB群落組成與結構
6.3.4 Fe(II)濃度
6.3.5 FeRB分布與環(huán)境變量間的關系
6.5 討論
6.5.1 本研究技術的優(yōu)勢
6.5.2 FeRB在不同分類層次下的差異及影響因素
6.5.3 試驗中的一些新發(fā)現(xiàn)
6.6 小結
第七章 全文總結與展望
7.1 外源碳對土壤CH4和CO2排放影響
7.2 內(nèi)源鐵對土壤CH4和CO2排放影響
7.3 鐵、碳耦合作用對土壤固碳的影響
7.4 鐵還原細菌在土壤鐵、碳元素循環(huán)中的作用
主要結論
主要創(chuàng)新點
不足之處和展望
參考文獻
附錄 攻博期間發(fā)表的論文
致謝
本文編號：4010404
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