水稻土中铁氧化还原过程对铁还原微生物群落结构的影响
发布时间：2021-11-16 07:16
水稻土中Fe（Ⅲ）还原微生物分布极为广泛,并且对土壤污染修复和抑制温室气体排放具有重要的意义。水稻土周期性的淹水和落干使土壤周期性的处于还原和氧化状态,其中土壤中氧化铁种类和丰度以及氧气含量发生显著变化。氧化铁和氧气的改变对于水稻土中铁还原微生物群落结构影响及对铁还原的贡献需要进一步讨论,同时不同种植区水稻土固有的氧化铁也会影响土壤微生物群落。因此,本研究分淹水和落干两部分,系统研究不同种植区水稻土中添加氧化铁厌氧还原过程以及不同氧含量的氧化过程中铁还原微生物的群落结构及演替方式,并阐明铁还原微生物群落在整个铁循环过程的贡献。本研究以采自湖南省（HN）和四川省（SC）的水稻土作为供试土壤,分别添加水铁矿（无定型氧化铁）和针铁矿（晶体氧化铁）于水稻土中进行厌氧富集培养,以不添加氧化铁的水稻土作为对照处理,探讨厌氧培养过程中不同处理中地杆菌、厌氧粘细菌、梭菌以及芽孢杆菌四种典型铁还原微生物的丰度及群落结构的差异;将水稻土进行严格厌氧培养15d后,每天在水层上方通入2%含量氧以及泥浆内部通过量氧处理,以厌氧培养的水稻土作为对照,探讨在通氧处理后的25d的培养时间段不同氧含量对四种典型铁还原微...
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淹水稻田土壤的典型层位（FAO2006）
H溶液500ml，小心用手摇匀，再加入500ml2mol/LKOH溶液，静置。每30min摇动一次，大约至4h，通入水蒸汽，烧杯口用铝箔纸密封，可保持反应温度及防止溶液溅失。连续通水蒸汽2h，使其充分反应。反应后期，每间隔15min取出少量悬液于小试管中，比较悬液颜色变化，当生成的黄色悬浮物颜色稳定不变后，可终止反应。将合成的水铁矿和针铁矿悬液至于10000r·min-1离心10min，收集沉淀并用去离子水洗涤以去除Na+或K+。重复3次后置于冻干机上冻干。将冻干后的水铁矿和针铁矿于玛瑙研钵中研磨至粉末状，保存于避光玻璃瓶中备用。图2-1合成氧化铁X射线衍射图（左图为合成水铁矿衍射峰，右图为合成针铁矿衍射峰）Fig.2-1X-raydiffractionpatternofsyntheticironoxide(Theleftpictureshowsthediffractionpeakofsyntheticferrihydriteandtherightpictureshowsthediffractionpeakofsyntheticgoethite)
西北农林科技大学硕士学位论文142.3.5基于总细菌16SrDNA高通量测序采用引物515F/806R对总细菌16SrDNA的V4区域进行扩增。扩增后产物经纯化、定量、汇集后进行上机测序。高通量测序所使用的平台为IlluminaHiSeq2500（Novogene生物信息学技术有限公司）。首先去除原始序列中的引物序列，并根据每个样本对应的barcode序列对原始序列进行拼接和分类。随后对序列进行质量控制，以去除barcode和低质量序列。以上所用的软件均为Qiimev1.9.1。利用USEARCHv6.0对嵌合体进行过滤，并对剩余高质量序列以>97%相似性进行聚类，每类用可操作的分类单元(OTUs)表示。使用Qiime软件对挑选出每个OTU的代表性序列并基于Silva132数据库进行比对，从而完成每个OTU的物种注释。2.3.6数据分析与处理试验数据经Excel2016整理后采用Originv5.0和Rv3.6软件作图。采用CANOCOv5.0分别对四种铁还原微生物群落结构进行主成分分析（Principalcomponentanalysis,PCA）。使用SPSSv19.0对处理之间的差异进行方差分析或T-test检验，并且分析微生物群落结构与铁还原过程的相关性。2.4技术路线图图2-2为研究技术路线图。图2-2研究的技术路线图Fig.2-2Technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤生态系统微生物多样性技术研究进展[J]. 陈慧清,李晓晨,于学峰,马瑜,柯杨,朱海云,薛静. 地球与环境. 2018(02)
[2]水稻土Fe（Ⅱ）氧化耦合NO3-还原的微生物变化[J]. 陈鹏程,李晓敏,李芳柏. 中国环境科学. 2017(01)
[3]模拟干湿交替对水稻土古菌群落结构的影响[J]. 包丽君,贾仲君. 土壤学报. 2017(01)
[4]水稻根系泌氧对土壤微生物区系及氮素矿化影响的研究进展[J]. 孙凯,胡丽燕,张伟,孟美瑶,戴传超. 生态学杂志. 2016(12)
[5]微生物在地球化学铁循环过程中的作用[J]. 陈蕾,张洪霞,李莹,郑世玲,刘芳华. 中国科学:生命科学. 2016(09)
[6]水稻土嗜中性微好氧亚铁氧化菌多样性及微生物成矿研究[J]. 陈娅婷,李芳柏,李晓敏. 生态环境学报. 2016(04)
[7]分子生物学方法在环境微生物生态学中的应用研究进展[J]. 姬洪飞,王颖. 生态学报. 2016(24)
[8]控制光照条件下生物炭对水稻土中铁还原过程的影响[J]. 游萍,贾蓉,曲东,唐珺瑶. 农业环境科学学报. 2016(01)
[9]污染河流底泥亚铁氧化硝酸盐还原菌分离及代谢特性[J]. 谢小兰,余光伟,种云霄,龙新宪. 中国环境科学. 2015(05)
[10]16S rRNA基因在微生物生态学中的应用[J]. 刘驰,李家宝,芮俊鹏,安家兴,李香真. 生态学报. 2015(09)
博士论文
[1]环境因素对水稻土中发酵微生物群落及铁还原过程的调控[D]. 李丽娜.西北农林科技大学 2018
[2]水稻土中微生物发酵过程对氧化铁还原的贡献[D]. 贾蓉.西北农林科技大学 2017
[3]环境因素对水稻土中地杆菌和厌氧粘细菌群落的影响[D]. 朱超.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]淹水—落干条件下红壤中磷与铁的形态转化及其耦合机制[D]. 蔡振国.华中农业大学 2019
[2]水稻根际土壤铁还原微生物的丰度及多样性变化特征[D]. 林颖.西北农林科技大学 2019
[3]光照和添加有机物料对水稻根际土壤铁还原过程的作用效果[D]. 纪良.西北农林科技大学 2019
[4]淹水时间对水稻土中4种铁还原功能微生物丰度的影响[D]. 黄森.西北农林科技大学 2013
[5]淹水时间对水稻土中可培养梭菌和芽孢杆菌群落结构及丰度的影响[D]. 李秀颖.西北农林科技大学 2012
[6]应用PCR-DGGE技术研究锰污染农田土壤微生物群落遗传多样性[D]. 周海舟.湖南大学 2008
[7]水稻土中铁还原微生物的碳源利用特征[D]. 易维洁.西北农林科技大学 2007
[8]水稻土中异化铁还原对Cr（Ⅵ）还原的环境化学效应[D]. 李松.西北农林科技大学 2006
本文编号：3498400
【文章来源】：西北农林科技大学陕西省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
淹水稻田土壤的典型层位（FAO2006）
H溶液500ml，小心用手摇匀，再加入500ml2mol/LKOH溶液，静置。每30min摇动一次，大约至4h，通入水蒸汽，烧杯口用铝箔纸密封，可保持反应温度及防止溶液溅失。连续通水蒸汽2h，使其充分反应。反应后期，每间隔15min取出少量悬液于小试管中，比较悬液颜色变化，当生成的黄色悬浮物颜色稳定不变后，可终止反应。将合成的水铁矿和针铁矿悬液至于10000r·min-1离心10min，收集沉淀并用去离子水洗涤以去除Na+或K+。重复3次后置于冻干机上冻干。将冻干后的水铁矿和针铁矿于玛瑙研钵中研磨至粉末状，保存于避光玻璃瓶中备用。图2-1合成氧化铁X射线衍射图（左图为合成水铁矿衍射峰，右图为合成针铁矿衍射峰）Fig.2-1X-raydiffractionpatternofsyntheticironoxide(Theleftpictureshowsthediffractionpeakofsyntheticferrihydriteandtherightpictureshowsthediffractionpeakofsyntheticgoethite)
西北农林科技大学硕士学位论文142.3.5基于总细菌16SrDNA高通量测序采用引物515F/806R对总细菌16SrDNA的V4区域进行扩增。扩增后产物经纯化、定量、汇集后进行上机测序。高通量测序所使用的平台为IlluminaHiSeq2500（Novogene生物信息学技术有限公司）。首先去除原始序列中的引物序列，并根据每个样本对应的barcode序列对原始序列进行拼接和分类。随后对序列进行质量控制，以去除barcode和低质量序列。以上所用的软件均为Qiimev1.9.1。利用USEARCHv6.0对嵌合体进行过滤，并对剩余高质量序列以>97%相似性进行聚类，每类用可操作的分类单元(OTUs)表示。使用Qiime软件对挑选出每个OTU的代表性序列并基于Silva132数据库进行比对，从而完成每个OTU的物种注释。2.3.6数据分析与处理试验数据经Excel2016整理后采用Originv5.0和Rv3.6软件作图。采用CANOCOv5.0分别对四种铁还原微生物群落结构进行主成分分析（Principalcomponentanalysis,PCA）。使用SPSSv19.0对处理之间的差异进行方差分析或T-test检验，并且分析微生物群落结构与铁还原过程的相关性。2.4技术路线图图2-2为研究技术路线图。图2-2研究的技术路线图Fig.2-2Technologyroadmap
【参考文献】：
期刊论文
[1]土壤生态系统微生物多样性技术研究进展[J]. 陈慧清,李晓晨,于学峰,马瑜,柯杨,朱海云,薛静. 地球与环境. 2018(02)
[2]水稻土Fe（Ⅱ）氧化耦合NO3-还原的微生物变化[J]. 陈鹏程,李晓敏,李芳柏. 中国环境科学. 2017(01)
[3]模拟干湿交替对水稻土古菌群落结构的影响[J]. 包丽君,贾仲君. 土壤学报. 2017(01)
[4]水稻根系泌氧对土壤微生物区系及氮素矿化影响的研究进展[J]. 孙凯,胡丽燕,张伟,孟美瑶,戴传超. 生态学杂志. 2016(12)
[5]微生物在地球化学铁循环过程中的作用[J]. 陈蕾,张洪霞,李莹,郑世玲,刘芳华. 中国科学:生命科学. 2016(09)
[6]水稻土嗜中性微好氧亚铁氧化菌多样性及微生物成矿研究[J]. 陈娅婷,李芳柏,李晓敏. 生态环境学报. 2016(04)
[7]分子生物学方法在环境微生物生态学中的应用研究进展[J]. 姬洪飞,王颖. 生态学报. 2016(24)
[8]控制光照条件下生物炭对水稻土中铁还原过程的影响[J]. 游萍,贾蓉,曲东,唐珺瑶. 农业环境科学学报. 2016(01)
[9]污染河流底泥亚铁氧化硝酸盐还原菌分离及代谢特性[J]. 谢小兰,余光伟,种云霄,龙新宪. 中国环境科学. 2015(05)
[10]16S rRNA基因在微生物生态学中的应用[J]. 刘驰,李家宝,芮俊鹏,安家兴,李香真. 生态学报. 2015(09)
博士论文
[1]环境因素对水稻土中发酵微生物群落及铁还原过程的调控[D]. 李丽娜.西北农林科技大学 2018
[2]水稻土中微生物发酵过程对氧化铁还原的贡献[D]. 贾蓉.西北农林科技大学 2017
[3]环境因素对水稻土中地杆菌和厌氧粘细菌群落的影响[D]. 朱超.西北农林科技大学 2011
硕士论文
[1]淹水—落干条件下红壤中磷与铁的形态转化及其耦合机制[D]. 蔡振国.华中农业大学 2019
[2]水稻根际土壤铁还原微生物的丰度及多样性变化特征[D]. 林颖.西北农林科技大学 2019
[3]光照和添加有机物料对水稻根际土壤铁还原过程的作用效果[D]. 纪良.西北农林科技大学 2019
[4]淹水时间对水稻土中4种铁还原功能微生物丰度的影响[D]. 黄森.西北农林科技大学 2013
[5]淹水时间对水稻土中可培养梭菌和芽孢杆菌群落结构及丰度的影响[D]. 李秀颖.西北农林科技大学 2012
[6]应用PCR-DGGE技术研究锰污染农田土壤微生物群落遗传多样性[D]. 周海舟.湖南大学 2008
[7]水稻土中铁还原微生物的碳源利用特征[D]. 易维洁.西北农林科技大学 2007
[8]水稻土中异化铁还原对Cr（Ⅵ）还原的环境化学效应[D]. 李松.西北农林科技大学 2006
本文编号：3498400
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