長(zhǎng)期施肥對(duì)黑土微生物群落結(jié)構(gòu)及其碳代謝的影響.pdf

1、施肥是影響土壤理化性質(zhì)和土壤微生物的一個(gè)主要因素。長(zhǎng)期施肥使得土壤微生物菌群結(jié)構(gòu)及功能發(fā)生深刻變化，進(jìn)而影響土壤的生產(chǎn)能力。本文以東北黑土長(zhǎng)期定位試驗(yàn)為基礎(chǔ)，分別采集大豆季和玉米季的不施肥處理(CK)、有機(jī)肥處理(M)、無(wú)機(jī)肥處理(NPK)和有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥處理(MNPK)的土樣，應(yīng)用Illumina Miseq和454高通量測(cè)序、qPCR、BIOLOG等現(xiàn)代分子生態(tài)學(xué)技術(shù)研究土壤微生物群落結(jié)構(gòu)和微生物活性，分析長(zhǎng)達(dá)35年以上的不同施肥

2、對(duì)土壤理化性質(zhì)的影響，探討土壤微生物群落和氨氧化菌群變化特征。論文取得以下進(jìn)展:
　　1.長(zhǎng)期不同施肥能顯著改變土壤理化性質(zhì)，進(jìn)而對(duì)作物產(chǎn)量產(chǎn)生重要的影響。對(duì)比經(jīng)35年和36年的有機(jī)肥配施無(wú)機(jī)肥和無(wú)機(jī)肥長(zhǎng)期施用后，發(fā)現(xiàn)施肥改變土壤理化性質(zhì)，有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、速效磷等顯著提高;MNPK處理能有效緩解土壤酸化，增產(chǎn)效果也略優(yōu)于NPK處理。
　　2.在細(xì)菌群落方面，同一作物季MNPK的16S rRNA基因拷貝數(shù)、α多樣性指數(shù)均

3、高于NPK。Proteobacteria和Acidobacteria為主要的優(yōu)勢(shì)菌門，不同作物季的不同施肥方式對(duì)優(yōu)勢(shì)菌群的改變趨勢(shì)大體一致，不同施肥處理之間細(xì)菌群落組成存在差異。大豆季的Alpha-proteobacteria在MNPK和NPK處理的相對(duì)豐度分別比CK增加3.31％、5.24％; Gamma-proteobacteria在MNPK和NPK處理比CK處理分別增加1.72％和1.2％。與NPK相比，MNPK對(duì)黑土土壤細(xì)菌群落

4、結(jié)構(gòu)改變更小些，有利于健康土壤微生物結(jié)構(gòu)的構(gòu)建。土壤理化性質(zhì)對(duì)細(xì)菌群落變化的解釋量為24.48％;土壤銨態(tài)氮、速效磷和pH是改變土壤細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)的主效環(huán)境因子。
　　3.對(duì)真菌而言，長(zhǎng)期施用NPK的土壤真菌豐度顯著高于MNPK。施用NPK導(dǎo)致土壤微生物組成由“細(xì)菌型”向“真菌型”轉(zhuǎn)變，玉米季MNPK處理的細(xì)菌/真菌比值(26.91×104)顯著大于NPK，細(xì)菌/真菌比值與土壤pH正相關(guān)。MNPK處理的真菌α多樣性指數(shù)值略大于NPK

5、處理。不同作物季的不同施肥方式對(duì)真菌優(yōu)勢(shì)菌群的改變趨勢(shì)大體一致，不同施肥處理之間真菌組成存在差異。Ascomycota和Zygomycota為土壤中主要真菌門，玉米季Ascomycota的相對(duì)豐度在CK處理為45.35％，在MNPK和NPK處理分別為50.93％和56.16％。有機(jī)肥有利于降低病原真菌相對(duì)豐度，具有高度侵染性的CochHobolus在玉米季的MNPK(0.41％)和M(0.39％)中的相對(duì)豐度顯著小于CK(3.25％)和

6、NPK(2.08％)。施無(wú)機(jī)肥真菌群落的改變可能對(duì)作物生長(zhǎng)造成負(fù)面影響。土壤理化性質(zhì)對(duì)真菌群落變化的解釋量為27.16％;速效鉀、硝態(tài)氮和速效磷是改變土壤真菌群落結(jié)構(gòu)的主效環(huán)境因子。
　　4.氨氧化細(xì)菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)分析結(jié)果表明，MNPK的AOB數(shù)量高于NPK處理（玉米季，MNPK高出NPK處理30％），但NPK的AOA數(shù)量高于MNPK處理（大豆季，NPK高出MNPK處理39.4％）;不同施肥處理的AOA數(shù)量大于

7、AOB數(shù)量（玉米季AOA/AOB為5.08～42.62）。MNPK的AOBα多樣性與NPK較接近;MNPK的AOAα多樣性指數(shù)均略高于NPK，利于建立長(zhǎng)期穩(wěn)定的土壤生態(tài)系統(tǒng)。不同施肥之間的AOB和AOA優(yōu)勢(shì)OTU數(shù)量存在差異，AOB優(yōu)勢(shì)菌群為Nitrosospira; AOA為Nitrososphaera。
　　5.BIOLOG檢測(cè)得知兩個(gè)作物季MNPK的代謝活性均高于NPK。施肥顯著影響可培養(yǎng)纖維素降解微生物數(shù)量，從M處理中分離