【摘 要】
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土壤有机碳激发效应是指外源有机碳输入会引起土壤原有有机质分解速率发生变化的现象。研究土壤有机碳激发效应的产生机制及其微生物作用机理,有助于加深对土壤碳循环过程与机理的理解。本研究基于35年的长期施肥定位实验,结合13C标记葡萄糖添加土壤培养试验,研究了长期单施氮肥（N）、单施有机肥（M）、氮肥有机肥混施（NM）和不施肥对照（CK）对旱作冬小麦农田土壤中碳组分变化的影响规律,以及土壤有机碳激发效应对
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土壤有机碳激发效应是指外源有机碳输入会引起土壤原有有机质分解速率发生变化的现象。研究土壤有机碳激发效应的产生机制及其微生物作用机理,有助于加深对土壤碳循环过程与机理的理解。本研究基于35年的长期施肥定位实验,结合13C标记葡萄糖添加土壤培养试验,研究了长期单施氮肥（N）、单施有机肥（M）、氮肥有机肥混施（NM）和不施肥对照（CK）对旱作冬小麦农田土壤中碳组分变化的影响规律,以及土壤有机碳激发效应对长期施肥的响应机理,并运用土壤微生物宏基因组学分析方法,研究了不同施肥条件下土壤碳分解功能基因及其所注释的物种对激发效应的影响机理。取得的主要结果如下:（1）长期施肥处理土壤中加入13C标记葡萄糖后,CK、N、M、NM四种处理土壤均表现出正的激发效应。在培养过程中,随着培养时间的推移,土壤碳激发效应速率逐渐降低并趋于稳定。在培养结束后,四种处理的土壤碳激发效应大小表现为CK＞N＞M＞NM。与CK相比,N、M、NM处理的激发效应速率分别降低了9.49%、11.41%、17.05%,表明氮肥与有机肥混施会降低土壤有机碳激发效应,而促进土壤碳固存。（2）土壤碳组分与激发效应的线性回归分析表明,土壤有机碳激发效应与颗粒有机碳和潜在可矿化碳含量呈线性相关,且随着颗粒有机碳和潜在矿化碳含量的提高,土壤激发效应降低。而土壤碳组分与激发强度的线性回归分析表明,激发强度随着四种碳组分含量的升高而减弱,但无显著差异。（3）土壤有机碳激发效应、碳组分与九大类功能基因的相关分析表明,M处理的土壤碳激发效应与易分解碳基因（单糖、二糖、纤维素、氨基糖分解基因）丰度显著相关。CK处理的土壤有机碳与半纤维素分解基因丰度显著负相关,但施肥后不相关;各处理颗粒有机碳与九大类基因均不相关;CK处理潜在可矿化碳下与单糖分解基因显著负相关,M处理中其与脂质分解基因显著正相关;CK处理微生物量碳与木质素分解基因显著正相关,而M和NM处理微生物量碳与木质素分解基因呈负相关。（4）随机森林模型分析表明,bgl B、rha A、lig B、ysi A,fad R、yfa W和pdh R是影响土壤有机碳激发效应的关键基因。拓扑网络分析结果表明,放线菌和绿湾菌门是土壤有机碳激发效应过程中的两个优势菌群。与CK相比,M、NM处理促进了放线菌门的生命活动,而抑制了绿弯菌门的活性。综合来看,长期施入有机肥能够有效地增加旱作冬小麦农田土壤碳组分,长期氮肥与有机肥配施土壤激发效应对外源碳的响应弱于其它施肥处理,更有助于培肥地力和土壤固碳。
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