茶園土壤中真菌反硝化作用的研究.pdf

1、氧化亞氮(N2O)是受《京都議定書》控制的地球大氣中最主要的溫室氣體之一，它對(duì)地球臭氧層造成嚴(yán)重破壞，進(jìn)而對(duì)人類及其他生物的生境安全構(gòu)成威脅。地球最主要的N2O氣體的排放來自土壤，占到大氣N2O氣體總排放量的65％。
　　茶園土壤作為我國(guó)典型且特殊的農(nóng)業(yè)土壤類型，分布范圍和面積廣泛。因人們追求茶園的經(jīng)濟(jì)效益以及茶葉的品質(zhì)等，導(dǎo)致我國(guó)茶園對(duì)于氮素化肥的投入量巨大。長(zhǎng)期以來，茶園土壤被施用過量的氮肥，造成茶園土壤嚴(yán)重酸化，并向大氣中排

2、放大量的溫室氣體 N2O。土壤排放的N2O氣體與土壤中的微生物活動(dòng)息息相關(guān)，而在高度酸化的茶園土壤中，微生物的反硝化作用占據(jù)主要地位。長(zhǎng)期以來，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于溫室氣體 N2O的研究多集中于水稻田等其他農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)于茶園的研究也多集中在茶葉品質(zhì)、茶園產(chǎn)量和管理等方面，對(duì)于茶園土壤N2O氣體的排放等相關(guān)研究較少。
　　本研究選用我國(guó)著名的綠茶產(chǎn)地——浙江省杭州市西湖區(qū)梅家塢植茶約100年的茶園土壤作為供試樣品。在實(shí)驗(yàn)室條件下，首先

3、系統(tǒng)的完成了土壤基本理化性質(zhì)、土壤 N2O排放量等方面的測(cè)定。同時(shí)，通過分別添加細(xì)菌抑制劑鏈霉素、真菌抑制劑放線菌酮，確定了100年茶園土壤中真菌反硝化作用對(duì)該土壤N2O排放的貢獻(xiàn)比例。其次，運(yùn)用研究土壤微生物傳統(tǒng)的分離方法，并結(jié)合現(xiàn)代分子生物學(xué)的先進(jìn)技術(shù)和分析手段，通過構(gòu)建土壤真菌18S ribosomal RNA(18S rRNA)基因克隆文庫(kù)，對(duì)供試土壤樣品中的真菌多樣性等進(jìn)行分析研究，確定真菌反硝化作用對(duì)茶園土壤 N2O氣體排放

4、的貢獻(xiàn)并分離得到一株反硝化真菌，命名為TF-1。最后，對(duì)真菌TF-1在不同生境條件下產(chǎn)生N2O的能力進(jìn)行比較，確定所分離真菌進(jìn)行反硝化作用的最適條件。
　　本研究主要結(jié)果如下：
　　1.供試的100年茶園土壤為強(qiáng)酸性土壤，其pH僅為3.8，其N2O釋放量在實(shí)驗(yàn)室條件下測(cè)得高達(dá)37.80 ppm，是對(duì)照組某荒地土壤N2O釋放量(1.43 ppm)的26.43倍。
　　2.通過向100年茶園土壤中分別添加不同的抑制劑，明確

5、了100年茶園土壤中真菌的反硝化作用是該土壤N2O釋放的主要來源。鏈霉素作為抑制細(xì)菌的抑制劑，使得土壤N2O氣體的排放量下降了29%，為7.69 mg/kg；而放線菌酮作為真菌的抑制劑，使得土壤N2O氣體的排放下降了63%，僅為2.98 mg/kg。
　　3.實(shí)驗(yàn)室條件下，從供試土壤中分離、篩選并純化得到一株耐強(qiáng)酸性、好氧反硝化真菌菌株，命名為TF-1，該菌株屬于青霉菌屬，子囊菌門。該真菌菌株僅能利用NO3-作為氮源進(jìn)行反硝化作用

6、產(chǎn)生N2O氣體，且對(duì)于蘋果酸以及果糖、葡萄糖等單糖的利用效率高于蔗糖等較復(fù)雜的有機(jī)物。
　　4.通過構(gòu)建18S rRNA基因土壤真菌克隆文庫(kù)，分析發(fā)現(xiàn)100年茶園土壤中真菌的多樣性較高，共分為22個(gè)OTU(Operational taxonomic unit)，歸屬于五個(gè)真菌亞門，分別為子囊菌門(Ascomycota)、擔(dān)子菌門(Basidiomycota)、毛霉亞門(Mucoromycotina)、壺菌門(Chytridiomy