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20世纪以来,我国工业化的快速发展导致了南方水稻土重金属污染日益加剧。重金属污染对水稻土中各类有机碳形态的影响不同,同时也会对土壤酶活性、土壤微生物生物量、及微生物群落结构产生影响,进而影响水稻土有机碳矿化,对土壤呼吸及有机碳的固定产生影响。因此,探讨水稻土有机碳在这种环境胁迫下是否稳定,对于进一步了解环境变化下水稻土的固碳减排效应具有重要意义。而在农田土壤中,作物通过每季的根系或残茬输入保持着土壤有机碳的更新,这种新碳的输入对于土壤原有有机碳的分解转化的影响对探明农田土壤碳循环有着重要意义,而明晰在重金属污染条件下的这种影响则成为探讨环境污染胁迫下农田土壤有机碳转化行为的关键。因此,本研究基于重金属污染对水稻土有机碳稳定性的影响机制,将玉米(C4作物)秸秆添加到长期种植水稻(C3作物)并受不同程度重金属污染(距离污染源下风向不同距离)以及人为添加重金属的水稻土样品中,探究不同重金属污染程度对新老有机碳矿化的影响,并通过分析培养过程中活性有机碳库组分、激发效应强度的变化,以及通过MiSeq高通量测序技术分析了土壤细菌和真菌的丰度、多样性指数和群落结构,探究在添加玉米秸杆条件下不同程度重金属污染水平对微生物群落结构的影响,进而为研究重金属污染对水稻土有机碳稳定性机制的研究提供微生物稳定性方面的依据。以下是我的研究结论:1、新鲜有机碳的添加均能促进长期不同程度重金属污染和人为添加不同水平重金属的水稻土有机碳矿化,显著提高了土壤样品的累积矿化量。在长期重金属污染的水稻土中,不同程度重金属污染的水稻土有机碳矿化量分别提升了 120%、540%和360%;在人为添加重金属处理中分别提高了 63.3%、84.2%和62.8%。新鲜有机碳的添加同时也提高土壤有机碳及其活性碳库组分含量,增加土壤有机碳的周转速率及土壤微生物量。2、在长期重金属污染的水稻土中,低污染能够显著促进对水稻土总有机碳的矿化,尤其是新碳。而高污染对水稻土老碳的矿化率显著高于低污染,其相对正激发效应显著高于低污染,同时也降低了可溶性有机碳含量;在人为添加重金属处理的土壤样品中,对照和低浓度能够显著促进对水稻土新碳的矿化,高浓度对水稻土老碳的矿化率和相对正激发效应高于前两者,并提高了土壤颗粒态有机碳和可溶性有机碳的含量。3、长期受到重金属胁迫的水稻土中细菌多样性随着污染程度的升高有降低趋势,对照中P0样品的Shannon-Winner指数比P1和P2高9.08%和28.00%;添加玉米秸秆条件下P0样品的Shannon-Winner指数比P1和P2高8.57%和19.6%,污染程度对真菌的多样性无明显影响;而在人为添加重金属处理的样品中,P2样品中的细菌和真菌多样性均显著降低对照组P0和P1样品的Shannon-Winne指数,分别降低了 43.76%和18.17%;添加玉米秸秆条件下P0和P1样品细菌的Shannon-Winner指数比P2高44.76%和20.73%。添加玉米秸秆与对照相比在两种不同重金属处理方式水稻土中均显著降低了真菌多样性,长期受到重金属胁迫的水稻土样品中,添加玉米秸秆与对照相比真菌多样性分别降低了 5 1.87%、61.75%和43.65%;在人为添加重金属处理的土壤样品中分别降低了 45.70%、47.15%和19.48%,而添加玉米秸秆对细菌多样性没有显著影响。4、重金属污染显著影响了土壤细菌的群落结构,而添加玉米秸秆对细菌群落结构无显著影响。在长期重金属胁迫的土壤中变形菌门的相对丰度在高污染样品中显著高于中低污染,添加玉米秸秆也增加变形菌门的相对丰度,且在高污染的土壤样品中增加趋势更为明显;在玉米秸秆和对照处理中,人为添加高浓度重金属处均显著降低了变形菌门的相对丰度,提高了放线菌门的相对丰度。而两种不同重金属处理方式,酸杆菌门和硝化螺旋菌门则在高浓度重金属样品中其相对丰度降低,在重金属污染最严重的P2样品中其相对丰度最低,酸杆菌门在P2样品中显著低于P0和P1样品。添加玉米秸秆和对照处理中,人为添加重金属对细菌群落结构的影响均显著大于长期重金属污染。重金属污染也影响了土壤真菌的群落结构,添加玉米秸秆对真菌群落结构亦有显著影响。腐质霉属、镰刀菌、柄孢壳属、丛赤壳菌等真菌属类的相对丰度在重金属污染的土壤样品中具有一定优势。在长期重金属污染的水稻样品中,腐质霉属、柄孢壳属等真菌的相对丰度在高污染的土壤样品中显著低于低污染,其相对丰度在添加玉米秸秆后均有所增加。而镰刀菌的相对丰度在高污染的土壤样品中显著高于低污染,且添加玉米秸秆降低了镰刀菌的相对丰度。但在人为添加重金属处理的土壤样品中,试验结果与前者有显著差异,高浓度重金属处理显著增加了腐质霉属、镰刀菌、木霉属和青霉属的相对丰度,降低了柄抱壳属和被抱壳属的相对丰度。5、通过RDA分析发现重金属复合污染对细菌和真菌群落结构具有显著的影响,在长期重金属胁迫的水稻土样品中,四种主要重金属污染元素对细菌和真菌群落结构的影响呈现协同作用,重金属对土壤样品影响最大的为P1,受重金属影响最大的细菌门类为厚壁菌门和放线菌门;但在人为添加重金属处理的土壤样品中,Pb和Cd具有协同作用,P2样品受到重金属影响最大,而影响最大的真菌类群为散囊菌纲和锤舌菌纲。