長期施肥對黑土微生物群落結構及其碳代謝的影響.pdf

1、施肥是影響土壤理化性質和土壤微生物的一個主要因素。長期施肥使得土壤微生物菌群結構及功能發(fā)生深刻變化，進而影響土壤的生產能力。本文以東北黑土長期定位試驗為基礎，分別采集大豆季和玉米季的不施肥處理(CK)、有機肥處理(M)、無機肥處理(NPK)和有機肥配施無機肥處理(MNPK)的土樣，應用Illumina Miseq和454高通量測序、qPCR、BIOLOG等現代分子生態(tài)學技術研究土壤微生物群落結構和微生物活性，分析長達35年以上的不同施肥

2、對土壤理化性質的影響，探討土壤微生物群落和氨氧化菌群變化特征。論文取得以下進展:
　　1.長期不同施肥能顯著改變土壤理化性質，進而對作物產量產生重要的影響。對比經35年和36年的有機肥配施無機肥和無機肥長期施用后，發(fā)現施肥改變土壤理化性質，有機質、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，增產效果也略優(yōu)于NPK處理。
　　2.在細菌群落方面，同一作物季MNPK的16S rRNA基因拷貝數、α多樣性指數均

3、高于NPK。Proteobacteria和Acidobacteria為主要的優(yōu)勢菌門，不同作物季的不同施肥方式對優(yōu)勢菌群的改變趨勢大體一致，不同施肥處理之間細菌群落組成存在差異。大豆季的Alpha-proteobacteria在MNPK和NPK處理的相對豐度分別比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對黑土土壤細菌群落

4、結構改變更小些，有利于健康土壤微生物結構的構建。土壤理化性質對細菌群落變化的解釋量為24.48％;土壤銨態(tài)氮、速效磷和pH是改變土壤細菌群落結構的主效環(huán)境因子。
　　3.對真菌而言，長期施用NPK的土壤真菌豐度顯著高于MNPK。施用NPK導致土壤微生物組成由“細菌型”向“真菌型”轉變，玉米季MNPK處理的細菌/真菌比值(26.91×104)顯著大于NPK，細菌/真菌比值與土壤pH正相關。MNPK處理的真菌α多樣性指數值略大于NPK

5、處理。不同作物季的不同施肥方式對真菌優(yōu)勢菌群的改變趨勢大體一致，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％。有機肥有利于降低病原真菌相對豐度，具有高度侵染性的CochHobolus在玉米季的MNPK(0.41％)和M(0.39％)中的相對豐度顯著小于CK(3.25％)和

6、NPK(2.08％)。施無機肥真菌群落的改變可能對作物生長造成負面影響。土壤理化性質對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構的主效環(huán)境因子。
　　4.氨氧化細菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)分析結果表明，MNPK的AOB數量高于NPK處理（玉米季，MNPK高出NPK處理30％），但NPK的AOA數量高于MNPK處理（大豆季，NPK高出MNPK處理39.4％）;不同施肥處理的AOA數量大于

7、AOB數量（玉米季AOA/AOB為5.08～42.62）。MNPK的AOBα多樣性與NPK較接近;MNPK的AOAα多樣性指數均略高于NPK，利于建立長期穩(wěn)定的土壤生態(tài)系統(tǒng)。不同施肥之間的AOB和AOA優(yōu)勢OTU數量存在差異，AOB優(yōu)勢菌群為Nitrosospira; AOA為Nitrososphaera。
　　5.BIOLOG檢測得知兩個作物季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量，從M處理中分離