小叶章湿地土壤微生物结构对氮沉降条件下温室气体排放的响应

Using Sanjiang Plain wetland as our research object, we will study the characteristic of the temperate gas emissions and the variation of microbial structure in order to reveal that the response pattern of temperate gas emissions for adding the N in Sanjiang Plain wetland by using the Field in-situ control experiment, and also in order to provide some scientific basis that is the ecological adaptation for wetland ecosystem to global change. The main research contents include: the emission rules and seasonal dynamics of temperate gases（CO2、CH4、N2O）in the Deyeuxia angustifolia wetland during the different nitrogen concentrations;the seasonal dynamics of soil microbial biomass carbon, Microbial biomass nitrogen and microbial biomass phosphorus during the different nitrogen concentrations; detecting the specific composition, richness, evenness and diversity for fungi and bacteria, and analyzing the abundance of soil microbe during the different periods by using the phospholipid fatty acid(PLFA); the influence of soil environmental factors that include the total nitrogen, available nitrogen , total phosphorus, available phosphorus, organic matter and pH, on soil microbial structure features.

本项目以三江平原湿地为研究对象，采用野外原位控制实验，研究在不同N沉降水平条件下，不同小叶章群落湿地温室气体排放规律以及微生物的结构分异变化，从微生物的角度揭示三江平原湿地温室气体排放对氮沉降的响应模式，为湿地生态系统对全球变化的生态适应提供一定科学依据。主要研究内容包括：在不同强度氮沉降条件下，小叶章群落湿地的温室气体（CO2、CH4、N2O）的排放规律及季节动态；测定不同施氮水平下小叶章群落的土壤微生物量碳、微生物量氮和微生物量磷季节动态；测定土壤的真菌和细菌群落的种类组成、丰富度、均匀度和多样性进行分析以及利用磷脂脂肪酸（PFLA）方法对土壤微生物的不同时期的丰度进行分析；土壤环境因子对温室气体排放与土壤微生物结构特征的影响。小叶章群落的土壤基本理化性质，包括土壤全氮含量、速效氮含量、土壤全磷含量、速效磷含量、土壤有机质含量和土壤pH值等。

目前，大气氮沉降已经成为影响全球变化的重要现象之一，给全球生态系统造成了严重的影响，引起了全世界的广泛关注。本项目以三江平原湿地为研究对象，采用野外原位控制实验，研究在不同氮沉降水平条件下，不同小叶章群落湿地温室气体排放规律以及微生物的结构分异变化。研究结果发现：低氮和高氮输入均显著的增加了温室气体排放通量，低氮和高氮处理使CO2排放通量增加了47.53%和47.86%；使CH4排放通量增加了76.81%和110.14%；使N2O排放通量增加了42.42%和10.61%。添加氮增加土壤细菌群落多样性。氮沉降导致湿地土壤细菌群落的结构以及丰度发生变化，低氮、高氮和对照地的优势种群均为酸杆菌(Acidobacteria)，变形菌(Proteobacteria)次之，随着氮沉降的增加，酸杆菌的丰度逐渐下降，变形菌的丰度则先升高后降低。外源氮的输入使得土壤的理化性质发生了改变，导致了细菌群落的组成以及细菌的相对丰度发生改变。添加氮降低了真菌群落多样性。低氮、高氮和对照地的优势种群均为子囊菌(Acidobacteria)，担子菌(Proteobacteria)次之，随着氮沉降的增加，子囊菌的丰度逐渐下降，担子菌的丰度则逐渐降低。从微生物功能来看，不同氮处理间土壤微生物在碳源利用上有明显的空间分异，土壤微生物功能多样性的差异主要体现在对羧酸类、酚酸类和胺类碳源的利用上，其中胺类尤为突出。本项目研究结果从微生物的角度揭示三江平原湿地温室气体排放对氮沉降的响应模式，为湿地生态系统对全球变化的生态适应提供一定科学依据。