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题名	臭氧浓度升高对农田土壤甲烷营养菌与产甲烷菌群落的影响研究
作者	钟敏
学位类别	硕士
答辩日期	2012-05
授予单位	中国科学院研究生院
授予地点	北京
导师	黄益宗
关键词	O3 水稻 冬小麦 土壤 甲烷营养菌 产甲烷菌 O3 rice winter wheat soil methanotrophs methanogens
其他题名	Studies on effects of elevated ozone on community of soil methanotrophs and methanogens
学位专业	环境科学
中文摘要	由于世界人口的快速增长，人类活动导致近地层O3 浓度不断提高，近地层O3 污染已成为人们关注的主要环境问题之一。O3 浓度升高可能通过对植物生长的干扰影响土壤生态系统的碳循环，如甲烷循环。鉴于产甲烷菌和甲烷营养菌在碳的生物地球化学循环中的重要作用，研究臭氧浓度升高对产甲烷菌和甲烷营养菌的影响具有非常重要生态意义。本论文通过大田作物开顶式气室（OTC）模拟试验和土壤盆栽模拟O3 熏气试验，结合分子生态学技术，研究了O3 浓度升高对冬小麦和水稻土壤产甲烷菌和甲烷营养菌的活性和群落结构的影响，探讨了O3 胁迫下农田土壤甲烷排放的机制，为人们深入了解O3 对农田生态系统以及土壤甲烷循环的影响机理提供科学依据。取得的主要结论如下：     1. O3 浓度升高影响农田土壤酶活性。在冬小麦灌浆期，O3 胁迫促进土壤脱氢酶活性提高，当O3 处理为120 ppb 时，0-10 cm、10-20 cm 和20-40 cm 土层的脱氢酶活性分别比对照处理提高59.4%、51.5%和22.2%。O3 胁迫对土壤转化酶活性的影响受采样时期（冬小麦生长期）以及土壤深度的影响。在冬小麦灌浆期，20-40 cm 土层的脲酶活性随着O3 浓度的提高而提高。盆栽水稻土中的脱 氢酶、转化酶和脲酶活性在100 和150 ppb O3 处理时均比对照高；     2. O3 胁迫影响农田土壤中的产甲烷潜势（PMP）和CH4 氧化潜势（PMO）。在冬小麦灌浆期，O3 胁迫提高0-20 cm 麦地土壤中的产甲烷潜势，但是却显著地降低0-20 cm 土壤中的CH4 氧化潜势。100 ppb O3 处理促进盆栽水稻土的产甲烷潜势，但随着O3 浓度的升高，产甲烷潜势反而降低；同样100 ppb O3 处理也显著地提高盆栽水稻土的CH4 氧化潜势；     3. O3 浓度升高影响农田土壤中的甲烷营养菌（MOB）数量和群落结构。在冬小麦灌浆期，40 ppb O3 处理可显著地提高0-20 cm 深度土壤中的总甲烷营养菌pmoA、Type I 型和Type II 型MOB 16S rRNA gene 的拷贝数。冬小麦土壤中Type I 型甲烷营养菌群落结构的变化主导着总甲烷营养菌群落结构的变化。其中，T-RF 为445 bp 和504 bp 的甲烷营养菌受土壤深度影响较大，而T-RF 为348 bp 和78 bp 的MOB 则受O3 浓度的影响较为明显，T-RF 为243 bp 和 225 bp的MOB 则受冬小麦生长期影响较明显，O3 浓度持续升高对冬小麦土壤甲烷营养菌的多样性构成潜在威胁。盆栽水稻土中的MOB pmoA 拷贝数随着O3 浓度的升高而升高，其中Type I 型甲烷营养菌随着O3 浓度的升高优势更为明显；     4. O3 胁迫影响农田土壤中的产甲烷菌数量与群落结构。在冬小麦灌浆期，0-10 cm 土壤的产甲烷菌mcrA 基因拷贝数随着O3 浓度的升高而提高，而10-20cm 土壤中高浓度的O3 处理显著降低mcrA 基因拷贝数。在盆栽水稻土中，随着O3 浓度的升高，产甲烷菌的mcrA 基因拷贝数和多样性有下降趋势。水稻土中氢型产甲烷菌是占据优势的产甲烷菌，随着O3 浓度的升高氢型产甲烷菌的相对 丰度逐渐升高，而乙酸型（345 bp, 369 bp, 498 bp）产甲烷菌的相对丰度却下降。
公开日期	2014-05-13
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.rcees.ac.cn/handle/311016/7227]
专题	生态环境研究中心_土壤环境科学实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	钟敏. 臭氧浓度升高对农田土壤甲烷营养菌与产甲烷菌群落的影响研究[D]. 北京. 中国科学院研究生院. 2012.

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