东部平原矿区复垦对土壤微生物固碳潜力的影响

东部平原矿区复垦土壤受高潜水影响易返碱、肥力低,固碳菌群可有效提升土壤养分。但复垦如何调控微生物固碳能力及影响机制尚不清晰。为此,选取山东邹城东滩矿8,14,17 a复垦年限和对照样为研究对象,利用功能基因芯片和高通量测序技术探究6个固碳相关菌门和12种固碳基因的变化。结果表明:①复垦土壤pH值、溶解性有机碳、土壤β-葡萄糖苷酶和过氧化氢酶活性等均显著高于对照土壤(P<0.01)。复垦17 a后土壤有机碳、微生物量碳、多酚氧化酶活性显著高于对照样,复垦时间效应极显著(P<0.001);②12种固碳基因信号强度随复垦时长不断增大,复垦17 a后已高于或持平对照样,主要分布于酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、蓝细菌门(Cyanobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria);③固碳菌群丰度与pH、溶解性有机碳、β-葡萄糖苷酶、多酚氧化酶、过氧化氢酶活性之间呈显著相关(P<0.05),多数固碳基因信号强度与pH、微生物量碳、溶解性有机碳及过氧化氢酶活性等环境因子之间也存在一定的相关性。长时间复垦活动影响富集和稀有固碳菌群组成及其功能基因丰度,可通过调控土壤pH、微生物量碳或多酚氧化酶酶活等相关环境因子,提升复垦土壤固碳增汇能力。

水位波动下火烧干扰对南荻土壤碳组分、微生物固碳能力的影响

火烧对湿地生态系统的影响是国内外火生态学和湿地生态系统研究中的一个热点,而水位波动下,火烧对鄱阳湖湿地南荻土壤碳组分及微生物固碳潜力的影响仍不是很清楚。因此,选择火烧后的南荻土壤为研究对象,分别从火烧后的第三天2015年1月18日(枯水期)、2015年4月12日(涨水期)和2015年11月10日(退水期)3个水位时期,各采集0~10 cm表层土壤,对比分析火烧和未火烧南荻土壤碳组分(微生物生物量碳、可溶性有机碳和易氧化活性有机碳)、微生物固碳潜力(土壤RubisCO酶活和固碳功能基因cbbL丰度)的差异,以期阐明水位波动下火烧干扰对土壤碳库及微生物固碳能力的影响。结果表明,枯水期火烧干扰土壤中易氧化活性有机碳含量(4.12±0.30 mg/g)显著低于未火烧的土壤(16.14±0.17 mg/g)(p<0.05),土壤微生物生物量碳含量(2359±535 mg/kg)和cbbL基因拷贝数(1.68±0.17×10^(5)copies/g)显著高于未火烧的土壤(1095±110 mg/kg和4.61±3.12×10^(4)copies/g)(p<0.05),而土壤中的可溶性有机碳和土壤RubisCO酶活没有显著差异(p>0.05)。在随后的涨水期和退水期,火烧和未火烧对土壤碳组分、cbbL基因拷贝数、RubisCO酶活影响无显著差异。另外,从3个水位时期来分析,火烧后水位时期对土壤微生物生物量碳和可溶性有机碳含量影响显著(p<0.05),且表现为枯水期>涨水期>平水期。相关性分析结果表明,土壤温度和土壤碳组分显著负相关,cbbL基因丰度和碳组分含量为负相关关系,土壤碳组分(易氧化活性有机碳、可溶性有机碳)和土壤呼吸和羧化酶活性的关系表现为正相关。说明土壤温度升高,不利于土壤有机碳的积累;另外,土壤羧化酶活性的提高,有助于微生物同化CO_(2),从而提高土壤有机碳组分含量。