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长期地膜覆盖与施肥对棕壤微生物群落的影响

John Farmer  
【摘要】:长期施肥和地膜覆盖影响土壤理化性质,进而影响土壤微生物群落结构和多样性,而微生物多样性对于维持土壤生态系统功能至关重要。关于施肥对土壤微生物多样性影响的研究已有不少,然而这些研究大多采用PCR-DEEG或磷脂脂肪酸(PLFA)等方法,不能从基因水平揭示土壤微生物的多样性,高通量测序的出现成功弥补了这一缺陷。同时,土壤微生物群落中的氨氧化细菌和古菌因其在氮循环过程中的重要作用受到了广泛关注。因此,本文选择沈阳农业大学后山长期施肥定位试验田为研究对象,采用高通量测序手段研究了长期施用化肥、有机肥以及和地膜覆盖相结合等农田措施对土壤微生物多样性和群落结构的影响;同时研究了氨氧化细菌和氨氧化古菌对施肥和地膜覆盖的响应,主要发现如下:(1)高通量测序结果显示研究土壤中的主要细菌门类有:蛋白菌门(Proteobacteria)、酸杆菌门(Acidobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和硬壁菌门(Firmicutes)。研究发现长期施用化肥结合有机肥显著的降低了土壤微生物的多样性,而单独施用有机肥则提高了土壤微生物的多样性,这与化肥显著降低土壤pH值密切相关。研究发现地膜覆盖对土壤微生物群落结构有显著影响,这种影响主要是通过对土壤有机碳、总氮、有效磷、pH以及土壤水分的间接作用实现的。(2)与不施肥处理相比,长期施用化肥或有机肥显著降低了氨氧化细菌和氨氧化古菌的相对丰度;长期施用有机肥土壤中氨氧化细菌和氨氧化古菌的相对丰度显著高于施用化肥的土壤。总体上讲,地膜覆盖后氨氧化细菌和古菌的相对丰度均显著降低。(3)总体上讲,六月和七月土壤样品中的微生物多样性显著高于十月,同时氨氧化细菌和古菌的丰度也呈现相同的规律,这与温度和水分有较大的关系。相对于六月,七月和十月份长期施用化肥显著降低了土壤微生物的丰度和多样性;在七月,长期施用化肥显著降低了氨氧化细菌的相对丰度,然而在十月,长期施用化肥显著提高了氨氧化细菌的相对丰度。可见,土壤微生物群落多样性以及氨氧化细菌和古菌的相对丰度对施肥和地膜覆盖的响应因取样时间的不同而不同,因此,未来研究应在年内和年间进行多次取样以作出综合评价。


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