【摘 要】
:
湿地作为全球重要的脆弱生态系统,其生物地球化学循环过程对气候变化响应敏感。温室气体排放是湿地生态系统碳氮循环的重要过程,受温度变化影响显著。已有研究证实作为广泛分布的“土壤生态工程师”,蚯蚓作为典型的大型土壤动物在塑造土壤结构和调节土壤生态过程与功能方面发挥着不可忽视的作用。气候变暖背景下,蚯蚓对湿地土壤温室气体排放的影响机制,特别是蚯蚓调控下微生物多样性及其功能响应仍需进一步研究。本论文以三江平
【机 构】
:
中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
【出 处】
:
中国科学院大学(中国科学院东北地理与农业生态研究所)
论文部分内容阅读
湿地作为全球重要的脆弱生态系统,其生物地球化学循环过程对气候变化响应敏感。温室气体排放是湿地生态系统碳氮循环的重要过程,受温度变化影响显著。已有研究证实作为广泛分布的“土壤生态工程师”,蚯蚓作为典型的大型土壤动物在塑造土壤结构和调节土壤生态过程与功能方面发挥着不可忽视的作用。气候变暖背景下,蚯蚓对湿地土壤温室气体排放的影响机制,特别是蚯蚓调控下微生物多样性及其功能响应仍需进一步研究。本论文以三江平原沼泽湿地土壤为研究对象,通过模拟实验研究了增温下(14.2℃、15.7℃、17.2℃三种温度)不同生态型蚯蚓(表栖型赤子爱胜蚓和内栖型日本杜拉蚓)对土壤温室气体排放的影响及其微生物机制。蚯蚓可以显著影响土壤CO2、CH4和N2O等温室气体排放速率和累积排放量,且影响程度因蚯蚓生态型和密度差异而不同,内栖型蚯蚓对温室气体排放的影响显著高于表栖型。增温下两种生态型蚯蚓(表栖型和内栖型)均促进了土壤CO2和N2O的排放,加强了蚯蚓对CH4吸收的抑制作用,且增温幅度越大对CH4吸收的抑制程度越大,增温下内栖型蚯蚓在培养后期促进了CH4的排放。增温、蚯蚓密度、蚯蚓生态型及其相互作用显著影响了湿地土壤理化性质。蚯蚓显著影响了湿地土壤的碳激发效应,内栖型蚯蚓促进作用显著高于表栖型蚯蚓。增温下蚯蚓显著改变了湿地土壤中产甲烷菌和甲烷氧化菌的群落多样性及其结构从而影响土壤CO2和CH4排放。蚯蚓生态型不同对产甲烷菌群落和甲烷氧化菌群落的作用不同。增温下表栖型蚯蚓可以提高产甲烷菌群落多样性,降低其群落丰富度;内栖型蚯蚓降低了产甲烷菌群落的多样性和丰富度;表栖型蚯蚓或内栖型蚯蚓均提高了甲烷氧化菌群落多样性,降低了其群落丰富度。增温下表栖型蚯蚓土壤中产甲烷菌中优势菌群为甲烷杆菌科(Methanobacteriaceae),甲烷排放的影响主要是通过还原CO2;内栖型蚯蚓土壤甲烷氧化菌中甲基弯曲菌属(Methylosinus)和甲基孢囊菌属(Methylocystis)均为Ⅱ型甲烷氧化菌。增温下表栖型蚯蚓提高了氨氧化细菌群落丰富度和多样性,内栖型蚯蚓降低了氨氧化古菌群落的丰富度,提高了其多样性。蚯蚓不同作用时间,氨氧化古菌、氨氧化细菌菌群结构与环境因子均呈现不同的相关关系。增温下赤子爱胜蚓提高了氨氧化细菌、nirS型和nirK型反硝化细菌群落多样性,降低了两种反硝化细菌的丰富度。增温下内栖型蚯蚓提高了nirS型反硝化细菌群落的多样性和丰富度。赤子爱胜蚓提高了nirK型反硝化细菌群落多样性和丰富度且nirK型反硝化细菌群落组成随培养时间具有显著差异。
其他文献
在干旱半干旱地区,微地形是影响盐渍化土壤性质和植物分布的重要因素之一。松嫩平原苏打盐渍土区广泛分布微地形,微地形的存在加剧了土壤盐渍化,且微地形导致了土壤水分和盐分的再分配,进一步影响了植物的生长和发育。为了进一步了解东北苏打盐渍土在微地形下土壤物理、化学性质的空间变异特点以及植物对微地形的响应,通过选择具有典型微地形特征的苏打盐渍土作为试验区,运用经典统计学、地统计学相结合的方法对试验区内相对高
土壤盐渍化是造成土壤荒漠化和土壤退化的主要原因。土壤在盐渍化的过程中会失水板结,溶解大量可溶性盐类,对植物产生强烈的毒害作用,抑制植物正常生长。土壤盐渍化已成为制约农牧业发展的主要因素,对经济发展造成了严重危害。卫星遥感技术可以在大尺度范围对土壤盐渍化进行监测,为盐渍化土地的合理改造和开发提供数据支持。当前,利用遥感手段对土壤盐渍化的监测大多是针对裸露或稀疏植被覆盖的土壤,而对植被覆盖下的盐渍土,
近年来,畜禽废弃物中的重金属逐渐成为影响其资源化利用的重要原因,也成为了威胁粮食安全的重要因素。本研究选取吉林省辽源市东辽县规模化养猪场及养鸡场废弃物为研究对象,通过添加不同钝化剂,与玉米秸秆混合进行好氧堆肥处理,对其中的重金属铜(Cu)、锌(Zn)进行钝化稳定化研究。采用好氧堆肥控制试验,调节堆肥条件,优化无害化处理工艺参数,根据重金属生物有效性变化筛选高效能重金属钝化剂;并通过室外堆肥优化重金
随着人类经济社会的快速发展,大量未经处理的各类废水直接排入到自然水体当中,造成了严重的水体富营养化现象,加上工业革命以来,全球平均气温较工业革命之前上升了1℃左右。两者共同作用下,水体中蓝藻种群大量繁殖,导致了全球范围内蓝藻水华现象频繁爆发。部分蓝藻会产生一系列的蓝藻毒素,这些蓝藻毒素会对水生植物、无脊椎动物和鱼类产生有害影响,严重威胁人类、动物以及其他真核生物的健康。其中,微囊藻毒素(Micro
土壤微生物系统庞大而复杂,这些微生物在土壤有机质分解,重要元素的循环转化以及土传病害的发生中起关键作用。保护性耕作通过减少土壤扰动和秸秆还田改变土壤微生物栖息环境,进而影响微生物群落。目前,关于保护性耕作对土壤微生物群落组成特别是功能组成影响的系统研究还比较少。因此,本文以中国东北地区保护性耕作定位试验为平台,采用磷脂脂肪酸法和扩增子测序技术在明确保护性耕作下土壤真菌生物量、多样性以及群落组成的时
随着全球气候变化和人类活动的加剧,草本沼泽湿地的地下水位下降,气候显著变暖,农田退水导致外源氮输入增加,湿地的生境已经发生明显变化。水文情势、温度和氮营养变化是影响草本沼泽湿地植物萌蘖、定植和幼苗生长的关键环境因子。以三江平原草本沼泽湿地优势植物狭叶甜茅(Glyceria spiculosa)、毛苔草(Carex lasiocarpa)、睡菜(Menyanthes trifoliata)、小叶章(
近年来,随着气候变化和人类活动强度的增加,湿地大规模退化,致使水鸟的适宜性栖息地破碎化加剧、甚至丧失,珍稀水鸟的种群数量受到严重威胁。东方白鹳是典型的濒危湿地水鸟,探讨其活动特征、栖息地分布及未来气候情景下的栖息地变化,对于恢复东方白鹳种群数量、全面规划东方白鹳的保护措施具有重要意义。本研究于2016年7月在三江平原利用卫星追踪了4只东方白鹳幼鸟,依托卫星追踪数据,分析了东方白鹳幼鸟离巢前的活动时
中国是世界上大气污染最为严重的国家之一。经历近30年的污染治理,我国的空气质量有了极大的改善,PM2.5浓度明显下降,优良天数持续增加。然而区域性、季节性的大气污染事件时有发生,加之各地工业结构、地形地貌和生活规律的巨大差异及省际污染多重复合传输增加了区域大气认知和管理难度。全面、高分辨率的大气污染物排放清单有利于提高地方和区域大气环境管理能力。到目前为止,人为源大气污染物排放清单编制主要集中在中
豆科植物可以与土壤中的根瘤菌共生,形成根瘤,根瘤将空气中的氮气直接转化成可被植物吸收利用的氮素形式。这种固氮方式不仅能够为豆科植物提供氮源,同时节省了氮肥成本,降低了农业生产对环境的污染,因而解析大豆结瘤固氮的分子调控机制,对农业和生态具有极其重要的意义。miRNA(MicroRNA)是一种内生非编码小RNA,它通过参与转录本切割或者翻译抑制来调控靶基因的表达,对植物的生长发育和对生物、非生物胁迫
大豆是重要的农作物之一,具有丰富的蛋白质、植物油,用于人类饮食、动物饲料和生物柴油等。盐碱胁迫对大豆生长发育产生不良影响,并使其产量严重降低甚至绝收。通过大豆耐盐碱的精细鉴定,发掘和利用大豆耐盐碱种质是研究大豆耐盐碱生理机制、发掘大豆耐盐碱基因的关键一步,但目前已有的筛选方法存在筛选效率较低、大批量筛选时重复性不高等不足。国内外学者通过筛选鉴定获得了较多的大豆耐盐碱品种,并已成功克隆了多个耐盐碱基