酸雨影响红壤磷素转化的微生物学机制

红壤是我国大面积分布的地带性酸性土壤，其主要分布区域南方地区也是我国酸雨重灾区。红壤自身严重缺磷，农业生产对磷肥的大量需求与磷的环境问题矛盾突出。土壤微生物利用和转化是磷素循环的重要环节，作为酸雨与地带性酸性红壤重叠分布从而"酸上加酸"的生态敏感区，红壤磷素微生物转化的研究尤为迫切。因此，本研究拟通过室内模拟实验与田间小区试验、传统培养法与现代分子生物学技术相结合，从微生物生物量、可培养种群数量、基因多样性三个水平及代谢功能方面，系统研究在不同酸度和持续时间的酸雨胁迫下红壤磷素转化微生物群落结构与功能的生态响应过程和特征，探明酸雨胁迫导致红壤磷素转化效率变化的方向和程度，揭示酸雨胁迫通过影响磷素转化微生物功能群群落结构与功能继而影响磷素转化效率的作用机制和关键因子，为解决酸性土壤磷缺乏的生态问题提供科学依据。

本研究采用室内模拟酸雨试验与野外实地调查相结合，揭示酸雨胁迫下红壤磷素转化微生物群落结构与功能的生态响应过程及特征，探讨酸雨影响红壤磷素转化的微生物学机制。 . 具体研究成果如下： . 1. 揭示了酸雨对红壤磷素转化效率的影响。室内模拟酸雨淋溶研究发现酸雨酸度降低和淋溶时间增加使得土壤全磷略有降低，一定酸度范围内速效磷显著降低，土壤酸性磷酸酶活性和微生物量磷呈先增强后减弱的趋势。而长期不同酸雨污染地区（广州重污染区与云浮无污染区）土壤调查分析表明，长期酸雨胁迫使土壤全磷、有效磷、Al-P、Fe-P以及微生物量磷均明显降低。. 2. 揭示了酸雨淋溶后红壤微生物群落代谢功能变化及其与磷素变化的关系。研究发现酸雨并未改变红壤微生物利用的碳源类型（仍主要为多糖类和氨基酸类），但土壤微生物群落代谢功能均显著降低，相关分析表明酸雨抑制了整体微生物群落代谢功能是降低土壤有效磷含量的主要微生物机制之一。. 3. 揭示酸化条件下解磷微生物功能基因多样性变化，探明了强酸化条件下部分不可培养的特异解磷微生物种群。研究发现强酸化条件下（pH3.5和pH4.5）解磷微生物基因多样性指数有一定提高，其中pH4.5条件下出现的特异微生物有Massilia aerilata B101(HF585364.)等菌群；pH3.5条件下出现的有Actinomyces sp. V17 2011441（KF926012.1）和不可培养的Tepidimonas sp. clone NJFU SLX-S357 (KC775702.1)等菌群。. 4. 研究了可培养的高效解磷菌株在不同pH值条件下解磷能力的变化，探讨了高效解磷菌株与不同微生物群落组合后土壤磷素转化效率的变化。在此基础上进一步研发了提高酸化红壤中磷素转化效率的土壤改良方案。