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摘要有机碳矿化过程主要受底物类型、微生物和环境因子等的影响。由于微生物对底物的偏好利用，微生物与不同底物(生物质炭、秸秆、根系分泌物)的相互关系及其对碳矿化的影响还有待深入研究。通过开展室内培养和温室盆栽实验，结合傅立叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICRMS)、高通量测序、宏基因组、13C稳定同位素标记技术等，研究生物质炭、水稻秸秆及其根系分泌物矿化过程中，化学成分与微生物群落的动态变化、相互关系及其对碳周转的调控。<br>　　(1)生物质炭降解过程中化学组成与微生物的相互关系及其对碳周转的调控<br>　　在种植C3植物的土壤中添加C4生物质炭，培养28天，研究矿化、微生物、溶解性有机质(DOM)化学组成的相互关系。结果表明，添加生物质炭后，DOM难分解分子(缩合芳烃，单宁和木质素)减少，而易分解分子(脂类、碳水化合物等)增加，表明添加生物质炭处理中CO2矿化主要来自较难分解组分。可能是生物质炭添加后改变了土壤环境与养分资源，如土壤酸度减弱、养分吸附等，导致无环境胁迫土壤中的细菌群落以与DOM难分解组分呈负相关的A-策略型微生物(Alphaproteobacteria、Actinobacteria)为主，表明它们利用这些组分贡献于有机碳的矿化。<br>　　(2)秸秆降解过程中化学组成与微生物的相互关系及其对碳周转的调控<br>　　在红壤和黑土中添加13C标记的水稻秸秆，培养210天后研究微生物与化学组成的变化发现，秸秆降解过程中，红壤和黑土的相对激发效应机制存在差异：红壤中相对激发效应以富营养型微生物对易分解C的矿化为主，随着富营养型微生物、易分解碳的减少和贫营养型微生物增加，贫营养型微生物后期也会影响相对激发效应；而黑土的相对激发效应主要是由贫营养型微生物对难分解碳的利用造成，但前期富营养型微生物对少量易分解碳的利用也会影响相对激发效应。<br>　　(3)根系分泌物化学组成与微生物的相互关系及其对碳周转的调控<br>　　在温室种植高、中、低光合效率水稻，播种28天和77天后进行脉冲标记，然后破坏性取样研究根系分泌物、根际细菌群落及根际呼吸之间的关系。结果发现：1)营养生长期的根系分泌物以不饱和脂肪族、脂质、蛋白质和氨基糖类组分为主，招募富营养型细菌(Gammaproteobacteria，Bacteroidetes和Firmicutes)，富含分解易分解化合物的功能基因，根际呼吸较高。根系土壤呼吸，Myxococcota、Acidobacteriota和Cyanobacteria，GH120、PL10等均随植物光合效率增加而减少。2)生殖生长期则以单宁、木质素类组分为主，富集贫营养型菌群(Cyanobacteria，Acidobacteriota，Myxococcota，Verrucomicrobiota和Chloroflexi)，与难分解化合物成正相关，分解纤维素和果胶的功能基因丰度增加，根际呼吸较低，不同品种之间差异较小。<br>　　综上可知，当存在环境胁迫时，S策略型微生物利用易分解碳改变自身特性抵御胁迫；当环境条件适宜且资源充足时，Y/r-策略型微生物利用易分解碳进行繁殖；当环境条件适宜但资源匮乏时，A/K-策略型微生物通过共代谢利用难分解碳，造成有机碳矿化。通过对微生物群落、底物化学组成的动态变化、相互关系的研究，可以为各类生态系统中碳矿化与封存提出一定的管理理论。