長期定位施肥對黃土高原土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的影響.pdf

1、中國西北黃土高原農(nóng)業(yè)糧食生產(chǎn)區(qū)因干旱貧瘠而廣受關(guān)注。如何提高作物產(chǎn)量，同時維持土壤肥力和土壤質(zhì)量成為這一區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題。為此，平?jīng)鲛r(nóng)科所于1979年建立了高平村長期定位實驗站，用來評估長期不同施肥效應和小麥-玉米輪作制度對干旱區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)力的影響，以期探究土壤生態(tài)系統(tǒng)功能對農(nóng)業(yè)管理的響應。 實驗包括6個處理：N(單施氮肥)、NP(氮磷并施)、SNP(秸稈與氮磷合施)、M(單施廄肥)、MNP(廄肥與氮磷并施)、和CK(無肥對

2、照)。 盡管已有報道表明長期不同施肥對該實驗地作物產(chǎn)量影響很大，然而，還沒有土壤微生物的相關(guān)報道，雖然它們與土壤肥力和植物健康密切相關(guān)。 為了解長期不同施肥對該地區(qū)土壤微生物的影響，我們以不同生長期小麥根際土壤總細菌和部分功能菌群：氨氧化細菌(AOB)、假單胞桿菌(Pseudomonas)、及叢枝菌根真菌(AMF)為研究對象，采取PCR及變性梯度凝膠電泳(DGGE)技術(shù)，并結(jié)合克隆測序方法分析不同菌群對長期施肥和作物生長

3、期的響應。 同時對群落物種組成和土壤理化因子進行CCA分析，以期找出影響該地區(qū)微生物群落結(jié)構(gòu)和功能的主要生態(tài)因子。 結(jié)果表明：長期施肥對土壤肥力和微生物結(jié)構(gòu)有很大影響。平衡施肥(MNP)顯著提高了土壤肥力水平，而無肥處理土壤肥力最低。同時，MNP和M肥力水平相近，NP和SNP相近，CK和N相近。 基于PCR-DGGE凝膠回收條帶克隆測序的群落分析表明：多數(shù)細菌屬丁擬桿菌門(Bacteroidetes)和變形菌門(

4、Proteobacteria)；厚壁菌門(Firmicutes)、放線菌門(Actinobacteria)、芽孢桿菌門(Gemmatimonadetes)中細菌成員也占有一定比例。優(yōu)勢類群與克雷伯氏菌屬中(Klebsiella.sp)和戴爾福特菌(Delftia tsuruhatensis)極為類似。 基于AOB的amoA基因的系統(tǒng)發(fā)生表明：亞硝化螺菌屬(Nitrosospira)第3進化支(cluster-3)在該地區(qū)為優(yōu)勢類

5、群。有趣的是，多數(shù)序列的參考序列來自對我國施肥樣地的研究。 假單胞菌菌落分析表明：施加有機肥(M或S)，有利于部分假單胞菌群落豐度的增加，主要分子種與Pseudomonas fluorescens，Pseudomonas putida等假單胞菌群中最常見物種類似。 然而，AMF多樣性在本研究樣地較低，僅出現(xiàn)了6個分子種，均屬于球囊霉菌(Glomus)。極具優(yōu)勢物種序列與摩西球囊霉菌18S部分序列極為相似。 CC

6、A分析表明土壤總細菌和AOB群落結(jié)構(gòu)在不同處理下變化明顯。但AMF群落對不同施肥處理制度的響應不敏感。與CK相比，施肥(M、S或N、P)有益于土壤微生物多樣性的提高。 不同處理下小麥產(chǎn)量在1732 kg ha-1(CK)到5620 kg ha-1(MNP)間變化，單因素方差分析表明：MNP和NP、SNP間沒有顯著差異，但與M、N、CK間差異極其顯著(P<0.01)。 總之，我們可以得出以下結(jié)論： (1)：長期不同

7、施肥對土壤肥力水平影響很大，尤其是長期施加廄肥。 (2)：土壤總細菌和AOB群落結(jié)構(gòu)對不同施肥制度響應明顯，細菌分子種豐度隨生長季下降明顯。AMF和假單胞菌受長期施肥影響較小，但施肥后，特異物種豐度會發(fā)生明顯改變。 (3)：土壤濕度和pH對該地區(qū)土壤微生物群落組成的影響最大，土壤有機碳、總碳和土壤總氮的作用次之。 (4)：小麥產(chǎn)量對不同施肥處理響應明顯。平衡施肥(MNP)對該地區(qū)糧食安全和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定有重要作