地表臭氧浓度升高对土壤碳氮生理种群微生物的影响

论文总字数：12640字

目 录

引言 1

1. 材料与方法 2

1.1试验概况 2

1.2试验设计 2

1.3测定方法 2

1.3.1 纤维素分解菌的测定 2

1.3.2纤维素滤纸酶（FPA）活性的测定 3

1.3.3纤维素羧甲基酶（CMC）活性的测定 3

1.4好气性固氮菌的测定 3

1.5氨氧化细菌数量测定 3

1.6土壤反硝化细菌的测定 3

1.7数据处理 3

2.结果与分析 3

2.1.1 不同O3浓度对土壤的羧甲基纤维素酶活性(Cx)和滤纸酶活性(FPA)的影响 3

2.1.2不同O3浓度对纤维素分解菌数量的影响 4

2.2 不同臭氧浓度对小麦不同生长阶段的好气性固氮菌数量的影响 4

2.3臭氧浓度升高对小麦不同生长阶段土壤氨氧化细菌数量的影响 5

2.4臭氧浓度升高对小麦不同生长阶段反硝化细菌数量的影响 6

3.讨论 6

4.结论 7

参考文献 8

致谢 10

地表臭氧浓度升高对土壤碳氮生理种群微生物的影响

阿勒等阿依·巴合提

, China

Abstract：In order to study the effect of ozone on the physiological population of soil carbon-nitrogen microorganism in the near stratum, the experiment of O 3 fumigation in wheat field was carried out to simulate the atmospheric background of the increase of ozone concentration on the surface.The microbial content and activity of soil samples in physiological populations of carbon and nitrogen were measured in laboratory.The results show that the number of carbon-utilizing microorganisms such as cellulose decomposing bacteria is reduced，the activity of cellulose carboxymethylase and cellulose filter paper is reduced , nitrogen is reduced by microorganism such as azotobacter and ammonia bacteria，nitrogen fixation ability decreased, denitrifying bacteria did not change significantly.The results showed that with the increase of ozone concentration, the number of cellulose decomposing bacteria, aerobic nitrogen-fixing bacteria and ammonia-oxidizing bacteria in wheat soil decreased significantly, but the denitrifying bacteria did not change significantly. Soil cellulose carboxymethylase and cellulose filter paper enzyme activity decreased, soil microbial carbon source decomposition ability, nitrogen fixation ability decreased. The results showed that O _ 3 was an important factor affecting the change of soil microbial quantity. The increase of surface ozone concentration affected the microbial activity and growth of soil carbon-nitrogen physiological population.

Key words：Ozone；cellulose decomposition bacteria；Aerobic nitrogen-fixing bacteria；ammonia oxidizing bacteria；denitrifying bacteria

引言

对流层中的臭氧是一种氧化性很强的污染气体，也是一种温室气体，是大气空气质量监测的重要污染指标，对人类的健康，动植物的生长产生影响，严重影响生态平衡。专家研究发现，自工业革命以来，随着化石燃料的燃烧日益剧增，地表上的气体污染物也迅速增长，2017年8月7日，北京大学发布的调查研究京津冀等地近三年区域污染状况的结论可以看出，夏季臭氧污染的程度越来越严重。据调查研究发现，对流层的臭氧浓度的增长速率约为每年0.5%-2.5%，预计到 2100年将会增加到 1倍^[1-3]。这些年来近地层臭氧浓度有快速增高的趋势，众所周知，臭氧在平流层对保护我们地球做出了不可估量的贡献，但若其在对流层浓度增加，不仅对人体有害，对农业生态系统产生不利的影响，进而影响土壤微生物生态。

土壤生态系统中土壤有机质含量、土壤肥力、土壤结构的改善和维持离不开土壤代谢功能微生物，碳氮代谢生理种群微生物是驱动碳氮循环的主要驱动力，是土壤碳氮转化的关键组分，土壤碳氮生理种群微生物的数量及活性决定着农田生态如植物的碳氮养份供给，土壤微生物群落结构，土壤营养状况等。例如，作为分解纤维素的组成部分的纤维素分解菌，对纤维素的生物转化功能有着促进的作用，能够有效的提高此转化功能，纤维素酶的活性的变化对纤维素分解菌的活性降解有一定的影响，对土壤纤维素的分解和养分归还有明显的促进作用。土壤纤维素的生物转化不仅减少化石燃料燃烧所带来的环境污染，而且是充分利用了资源。土壤中纤维素分解菌的种类和数量、纤维素酶的活性以及纤维素分解强度等是制约农田凋落物分解的关键因素，可以指示土壤有机质含量、分解情况以及土壤肥力和熟化程度，对于维持土壤生态系统的物质循环和能量流动具有重要意义^[4，5]。作为土壤功能微生物的好气性固氮菌是土壤—植物系统中氮循环的主要组成部分，它能够把大气中的氮转化为植物可利用的铵。生物固氮是自然界中错综复杂的但是必须的生物反应系统，为全球的植被提供了绝大多数的的氮素^[6]，充分发挥固氮菌的生物固氮作用是减少氮肥的使用和提高农作物产量有效途径。据相关资料显示，作为自然界的固氮工厂，每年地球陆地生态系统由生物固氮作用固定的氮量约为90-130 × 10⁶t纯氮。除此之外，固氮菌还参与光合作用，促进粮食作物的生产力，为满足人类对粮食作物的需求做着贡献。固氮菌除生物固氮的功能外，它还能形成维生素和异生长素，这不仅能促进农作物的生长发育，提高农作物产量^[7-9]，还能加强其他根际微生物的生命活动，提高土壤有机物的矿化作用^[10]，这不仅能改善了土壤结构，还可以提高了农作物品质。土壤功能微生物中催化进行硝化作用的氨氧化细菌和反硝化细菌也是土壤生态系统的氮循环的重要带动者，它们在土壤系统氮库调整方面起着至关重要的作用^[11]。不同的土壤微生物之间也互相起着作用，如纤维素分解菌降解农田里的麦枝等产生简单的葡萄糖，这可为固氮菌提供碳源，提高了固氮菌的固氮能力。

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