農(nóng)田土壤厭氧氨氧化及其在氮循環(huán)中影響的研究.pdf

1、厭氧氨氧化(Anammox)過程是由特定的微生物主導(dǎo)的全球性重要的氮循環(huán)過程之一。然而，關(guān)于農(nóng)業(yè)土壤下的Anammox及Anammox微生物在土壤氮素循環(huán)的作用和地位仍缺乏了解。本項研究在國內(nèi)外關(guān)于Anammox的研究基礎(chǔ)上，基于農(nóng)田土壤并著重于水稻土壤，聯(lián)合室內(nèi)厭氧培養(yǎng)與野外長期定點肥料試驗，運用熒光定量PCR、PLFA-SIP、15N同位素示蹤技術(shù)、DNA-SIP、克隆文庫和測序等先進(jìn)技術(shù)，探究13C-尿素-PLFA用于研究Anam

2、mox的可行性，耕作制度以及施肥方式對水稻土中Anammox過程的影響，以及不同微生物在Anammox過程中的貢獻(xiàn)與活性。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)結(jié)果表明:磷脂脂肪酸16:1ω7c，16:1ω5c和16:0可以作為土壤厭氧氧化物的生物標(biāo)志物，培養(yǎng)過程中13C優(yōu)先進(jìn)入其中。土壤厭氧氨氧化菌(hzs-β和hzo)的豐度均在菜園土V1和水稻土(R1和R2)中檢測到，相關(guān)性分析表明厭氧菌與13C-尿素呈正相關(guān)，并與NO3--N和NH

3、4+-N濃度呈負(fù)相關(guān)。不同土地利用方式下的土壤厭氧微生物群落組成具有多樣性，V1、R1和R2幾個處理之間具有相似的微生物多樣性并都有較高的微生物量。土壤性質(zhì)與基因豐度之間的主成分分析表明，不僅pH值，而且土壤有機(jī)質(zhì)、速效磷和速效鉀都是厭氧氧化過程的重要因素。因此，利用13C-尿素-PLFA的厭氧培養(yǎng)是通過影響土壤養(yǎng)分來研究厭氧菌微生物群落結(jié)構(gòu)的行之有效的方法，不同的土地利用系統(tǒng)在影響土壤微生物組成結(jié)構(gòu)方面發(fā)揮了重要作用。
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4、)繼而采用13C-尿素-PLFA，研究了小麥和水稻生長季節(jié)期間不同施肥處理對Anammox菌的活性和多樣性的影響?？偟?3C豐度和Anammox微生物活性在豬糞與化學(xué)配施處理(PMCF)中含量較高、而秸稈與化肥配施處理(SRCF)高于純化肥處理(CF)和不施肥處理(CK)，表明有機(jī)肥料更利于增強Anammox活性以及微生物豐度。結(jié)果表明，施肥措施和季節(jié)變化對土壤性質(zhì)、微生物生物量和細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)有一定的影響。13C土壤豐度，特別是磷脂脂肪

5、酸14∶0，16∶1ω9c，16∶1ω5C，16∶0，18∶1ω9c和18∶0，從稻麥耕作轉(zhuǎn)變的過程中明顯增加;因此，這些13C磷脂脂肪酸可以作為Anammox的生物標(biāo)志物。在所有供試土壤中，真菌的百分比都與細(xì)菌接近，并遠(yuǎn)高于放線菌。可知，真菌是第二個微生物類群，以較大活性參與了Anammox的代謝。
　　(3)利用15N穩(wěn)定同位素技術(shù)結(jié)合抗生素抑制，進(jìn)行Anammox和反硝化反應(yīng)對氮氣生成的貢獻(xiàn)率的探索，并揭示了有機(jī)施肥處理對A

6、nammox微生物的影響。同時結(jié)合DNA-SIP技術(shù)，采取13C-葡萄糖標(biāo)記，根據(jù)18S rRNA基因的qPCR檢測來推算真菌在聯(lián)合反硝化和反硝化過程中的作用及其在氮循環(huán)中的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明，CK、CF、PMCF和SRCF不同施肥方式下Anammox細(xì)菌在土壤脫氮過程中的貢獻(xiàn)率為10.70％，12.44％，17.51％和21.48％，聯(lián)合反硝化對氮氣生成的貢獻(xiàn)率分別為4.12％、4.78％、6.73％和8.26％。相關(guān)性分析表明參與13C