放牧对内蒙古典型草原土壤甲烷通量变化及相关微生物的影响

【摘要】：甲烷是大气中重要的温室气体,增温潜势为CO2的21倍,对全球气候变化有重要的影响。大气中甲烷来源很多,主要包括生物质燃烧、火山活动等非生物源和有微生物参与反应的生物源；其汇则主要包括与对流层中的羟基自由基发生氧化反应及在土壤中被微生物氧化两种。草原土壤通气性良好,是甲烷重要的汇内蒙古草原作为我国重要的陆地生态系统,对我国温室气体减排有着重要的意义。本研究将内蒙古草原土壤作为研究对象,研究区域主要位于内蒙古锡林河流域白音锡勒牧场,包括围封、割草、放牧等三种不同管理方式的试验区,以及梯度放牧试验区,另在朝克乌拉苏木设羊排泄物添加试验区,并采用PCR-DGGE、 Real-time qPCR,克隆测序、DNA-SIP等多项分子生物学手段相结合的方式研究放牧对典型草原土壤甲烷通量变化及相关微生物的影响。研究结果如下：1)割草、围封、放牧三种不同草原管理方式下,草原土壤中甲烷氧化菌主要类型均为Type Ⅰ型,围封、适度的放牧和割草都提高甲烷氧化菌丰度,也能使其群落结构变得更为丰富,这与土壤的水分条件可能有紧密的联系；而低温条件下,不同管理方式的产甲烷菌丰度均较低,不过围封仍然有利于增加其群落多样性。2)内蒙古草原土壤甲烷通量随季节变化,但不同浓度的粪尿添加均能够抑制土壤吸收大气中的甲烷。随着羊尿添加量的增加,土壤中铵态氮浓度升高,甲烷通量也呈现相应梯度的增长；而羊粪添加则还因为受到土壤-空气气体交换的影响,在中等添加浓度时表现出了更明显的抑制土壤吸收甲烷的效果。即,随着放牧强度的增加,其排泄物会对土壤甲烷通量带来多样化的影响,但是基本上呈现出抑制土壤吸收甲烷的效果。3)本研究取样的不同放牧强度下,土壤理化和甲烷氧化菌丰度差别不大。轻度放牧下虽然初始甲烷氧化菌丰度偏低,但经高浓度甲烷环境培养后,其中的Type Ⅱ甲烷氧化菌表现出了很强的氧化能力,培养过程中消耗甲烷的量甚至超过在草原土壤甲烷氧化菌群落中占主导地位的Type Ⅰ型甲烷氧化菌。因此,在本研究中,轻度放牧下的草原土壤表现出了更强的甲烷氧化活性,那么轻度放牧是更有利于草原土壤甲烷汇作用的放牧强度。 【关键词】：甲烷 放牧 甲烷氧化菌 丰度 群落结构 草原土壤
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S812
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-10
• Abstract10-14
• 第一章 引言14-24
• 1.1 大气中甲烷的源与汇分析14-15
• 1.2 土壤中的甲烷微生物15-20
• 1.3 内蒙古草原土壤是重要的甲烷汇20-22
• 1.4 研究目的、内容及技术路线22-24
• 第二章 材料与方法24-33
• 2.1 研究区域概况24-26
• 2.2 主要研究方法26-33
• 2.2.1 采样方法26-27
• 2.2.2 土壤理化性质测定27
• 2.2.3 DNA提取27-28
• 2.2.4 PCR-DGGE28-29
• 2.2.5 克隆测序29-30
• 2.2.6 荧光实时定量PCR30-31
• 2.2.7 甲烷通量测定31-32
• 2.2.8 分析与统计方法32-33
• 第三章 不同草原管理方式对土壤甲烷微生物的影响33-44
• 3.1 实验设计33-34
• 3.2 结果与讨论34-44
• 3.2.1 不同管理方式对土壤理化性质的影响34-35
• 3.2.2 不同管理方式下产甲烷菌丰度、群落结构和系统发育分析35-39
• 3.2.3 不同管理方式下甲烷氧化菌丰度、群落结构和系统发育分析39-44
• 第四章 羊排泄物对内蒙古草原土壤甲烷通量的影响44-51
• 4.1 实验设计44-46
• 4.2 结果与讨论46-51
• 4.2.1 羊排泄物添加下土壤铵态氮及硝态氮的变化46-47
• 4.2.2 羊排泄物添加下土壤甲烷通量变化47-51
• 第五章 不同放牧梯度对土壤甲烷氧化菌的影响51-60
• 5.1 实验设计51-52
• 5.2 结果与讨论52-60
• 5.2.1 不同放牧梯度对土壤理化性质的影响52-53
• 5.2.2 不同放牧梯度下土壤甲烷氧化菌丰度变化53-54
• 5.2.3 标记培养实验中不同放牧梯度对甲烷氧化潜能的影响54-55
• 5.2.4 标记培养实验中甲烷氧化菌丰度变化55-56
• 5.2.5 标记培养实验中甲烷氧化过程活性微生物分析56-60
• 第六章 结论与展望60-62
• 参考文献62-72
• 作者简历72

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