农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

• 作者: 吴小红 吴金水 周萍 童成立 简燕 葛体达 袁红朝 邹冬生 陈晓娟
• 来源期刊: 环境科学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 土壤自养微生物 碳同化潜力 cbbL基因 RubisCO活性 农田土壤 14C连续标记
• 年，卷（期）: 2014,（3）
• 页码范围: 1144-1150
• 分类号: X172
• 语种: 中文
• DOI: 10.13227/j.hjkx.2014.03.046

摘要

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0～20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57～7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63～133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96 ～8.10 mg·kg-1、1.70～49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07％ ～14.3％、2.51％ ～ 13.12％和0.09％～0.64％.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107～1.9×108 copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06～71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P＜0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.