长期不同施肥对黄土旱塬黑垆土氨氧化细菌多样性的影响

【目的】通过分析长期不同施肥制度下土壤氨氧化细菌的群落结构及多样性,认识土壤氨氧化细菌对不同施肥制度的响应,以期明确氨氧化细菌对环境质量变化的指示作用。【方法】构建氨氧化细菌amoA基因克隆文库,利用PCR-RFLP方法研究无肥(CK)、有机肥(M)、氮肥+有机肥(NM)、磷肥+有机肥(PM)、氮磷肥+有机肥(NPM)等5种不同施肥处理对土壤氨氧化细菌多样性及群落结构的影响。【结果】5种施肥处理分别得到59、56、83、71、42个RFLP酶切类型。α多样性指数表明不同施肥处理的多样性存在差异,NM处理多样性最高,NPM处理多样性最低。β多样性指数表明M与NPM处理之间Sorenson指数为0.61,群落相似性最高;NM、PM与CK之间Sorenson指数均为0.15,群落相似性最低;其余均介于0.23-0.38。基于amoA氨基酸序列建立的系统进化树表明,各处理均以Nitrosospira cluster3为优势种群,但不同处理间属于Nitrosospira cluster3a和3b中克隆子所占的比例大小不同,同时发现有Nitrosospira cluster4种属。【结论】长期施肥改变土壤中氨氧化细菌的多样性,不同施肥环境可导致土壤中氨氧化细菌种属间的显著差异。     

长期施肥对旱地土壤中氨氧化微生物丰度和分布的影响

采用基于氨单加氧酶基因(amoA)的荧光定量PCR技术,以黄土高原旱地土为材料,研究长期施肥对土壤氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度的影响,并分析环境因素与氨氧化菌丰度的关系。以不施肥土壤为对照(CK),设置3个施肥处理,分别为单施磷肥(P),氮、磷共施(NP)和氮、磷、有机肥共施(NPM)3个处理。结果表明,不同处理氨氧化菌amoA基因拷贝数为1.326×106～1.886×106 g-1,各处理间氨氧化细菌丰度差异不显著;氨氧化古菌的arch-amoA基因拷贝数为1.329×106～4.510×106 g-1,表现为处理NPM>NP>CK>P,NPM处理为对照的3.314倍,二者呈现显著性差异。采用DCCA法对4个处理进行环境相似度分类,结果显示,P和NPM处理、CK和NP处理分别构成了2个相似类群;4个处理和12个环境因子的关联(CCA)分析表明,不同处理中的氨氧化微生物活跃度以及氨氧化过程强度表现为处理NMP>NP>CK>P;不同环境因子和不同施肥处理生境相似度分布存在不同的关系,其中反映氨氧化过程的硝态氮含量、氨氧化细菌和氨氧化古菌丰度,以及代表微生物生长主要环境因素的pH值、含水量、全氮和有机碳含量与不同施肥处理导致的生境相似度的分布关系最为紧密。     

不同施肥处理对石灰性紫色土微生物数量及氨氧化细菌群落结构的影响

 【目的】通过测定不同施肥制度下的微生物数量和氨氧化细菌群落结构特点,认识长期施肥对石灰性紫色水稻土培肥和肥力演化的重要作用。【方法】利用稀释平板法以及最大或然法（MPN法）和变性梯度凝胶电泳法（DGGE）分别研究农家肥（M）,氮肥+农家肥（NM）,氮磷肥+农家肥（NPM）,氮磷钾肥+农家肥（NPKM）,无肥（CK）,氮肥（N）,氮磷肥（NP）和氮磷钾肥（NPK）等不同施肥制度对微生物数量和氨氧化细菌群落结构的影响。【结果】与对照无肥处理相比,施肥能增加微生物数量并改变氨氧化细菌的群落结构。无机肥配施农家肥的土壤微生物数量及氨氧化细菌的群落结构丰富度均比施用无机肥的处理高。主成分分析将8种施肥处理划分成两个主成分。植稻土壤,主成分1为NP、NM、NPM和NPKM,主成分2为CK、N、M和NPK;植麦土壤,主成分1为M、NM、NPM和NPKM,主成分2为CK、N、NP和NPK。主成分1的氨氧化细菌群落结构丰富度高于主成分2。水稻收获后土壤的氨氧化细菌群落结构丰富度高于小麦收获后土壤。【结论】施肥会改变石灰性紫色水稻土微生物的数量以及氨氧化细菌的种群结构,无机肥（N、NP、NPK）配施农家肥更有利于提高微生物的数量以及氨氧化细菌的种群结构进而维持土壤生物肥力状况。     

长期施用氮肥和磷肥对渭北旱塬土壤中氨氧化古菌多样性的影响

采用基于氨单加氧酶基因的PCR-RFLP和DNA测序技术,以黄土高原旱地黑垆土为材料,研究长期施用氮肥和磷肥对土壤氨氧化古菌多样性的影响.结果显示,不同施肥处理土壤样品得到的氨氧化古菌的OTU数分别为25(种植不施肥,CK)、21(不施肥不种植,LD)、18(单施氮肥,N)、25(单施磷肥,P)和13(氮、磷共施,NP).氨氧化古菌的多样性指数H′和优势度指数Ds变化趋势基本相同,分别为P＞CK＞LD＞NP＞N和P＞CK＞NP＞LD＞N;种群丰富度和均匀度指数在不同处理间变化较大,分别为CK＞P＞LD＞N＞NP和P＞NP＞LD＞N＞CK.各处理优势氨氧化古菌绝大部分属于Cluster S,少数属于Cluster M,获得的序列全部属于难培养泉古菌门.不同施肥方式的长期定位试验土壤中氨氧化古菌多样性变化较大,而优势氨氧化古菌系统进化定位没有显著变化.     

长期施肥下红壤性水稻土有效磷的演变特征及对磷平衡的响应

【目的】分析长期不同施肥下土壤有效磷含量、全磷含量、土壤磷素盈亏和磷素活化效率（PAC）的动态变化,探讨不同施肥下水稻土磷素演变特征及与磷平衡的响应关系。【方法】基于1982年开始的红壤性水稻土长期不同施肥定位试验,试验包括不施肥（CK）、有机肥（牛粪,M）、氮磷钾肥（NPK）、氮磷钾肥＋有机肥（NPKM）、氮磷肥＋有机肥（NPM）、氮钾肥＋有机肥（NKM）和磷钾肥＋有机肥（PKM）共7个处理。【结果】经过30年不同施肥,土壤有效磷含量均呈上升趋势。M、NKM、NPK、NPM、NPKM和PKM处理土壤有效磷含量变化速率分别为0.18、0.20、0.83、1.35、1.46和1.62 mg·kg^-1·a^-1。M、NPK、PKM、NPM和NPKM处理土壤全磷增加速率分别约为4.3、15.4、16.0、18.3和22.9 mg·kg^-1·a^-1。所有施肥处理,土壤中磷素均有盈余,磷素盈余量与土壤有效磷增加量呈显著正相关关系（P＜0.05）,土壤中每盈余100 kg P·hm^-2,M、NKM、NPM、NPKM、PKM和NPK6个处理的土壤有效磷含量分别增加0.4、0.7、1.9、2.1、2.2和3.2 mg·kg^-1。在土壤中磷素盈余量接近的情况下,单施化肥（NPK）的PAC显著高于单施有机肥（M）处理（P＜0.05）。【结论】化学磷肥和有机肥配施相比单施化肥或有机肥能够显著提高红壤性水稻土土壤有效磷、全磷含量和磷素活化效率。     

大球盖菇菌渣还田对水稻生长和稻田土壤环境的影响

【目的】探究大球盖菇菌渣全量还田对水稻产量、土壤肥力和微生物多样性的影响，为评价菌渣对土壤环境质量的改良提供重要参考。【方法】在江西吉安开展菌渣原位还田试验，试验设置常规施肥（CK）、菌渣原位还田+常规施肥（JZ）和秸秆全量还田+常规施肥（JG）3个处理，分析不同栽培措施下水稻的生物量、产量和养分吸收量，以及土壤养分含量、菌群丰度和微生物多样性等土壤环境的差异。【结果】与CK处理相比，JZ和JG均显著提高了水稻的生物量和产量，产量增幅分别为9.51%和4.89%。JZ和JG处理促进了水稻对氮（N）、磷（P）、钾（K）养分的吸收，成熟期N、P、K吸收量分别提高了41.44%和31.01%、48.64%和33.13%、28.44%和26.74%。JZ处理土壤pH较CK略有升高，JG处理移栽前期和幼穗分化期则显著降低；JZ和JG处理土壤中有机质和速效养分含量均明显升高；施用菌渣和秸秆显著提高了土壤中细菌的多样性，JZ处理土壤中与有机质降解相关的菌群丰度明显升高。【结论】大球盖菇菌渣原位还田和秸秆全量还田均能提高土壤的养分含量、土壤微生物群落多样性和水稻产量，菌渣原位还田对稻田土壤环境和水稻生...     

长期施用化肥与有机肥对黄壤物理特性的影响

【目的】探明长期施用化肥与有机肥对黄壤物理特性的影响,为贵州黄壤区土壤改良与合理施肥提供科学依据。【方法】采用长期定位施肥试验方法,研究不施肥(CK)、施氮磷钾肥(NPK)、施1/4有机肥+3/4氮磷肥(1/4M+3/4NP)、施1/2有机肥+1/2氮磷肥(1/2M+1/2NP)和施有机肥(M)黄壤土壤质地、容重、孔隙度、最大持水量、田间持水量、固相率、液相率、气相率和三相比偏离值的变化。【结果】长期施用化肥及有机肥,不同处理土壤黏粒、粉粒和砂粒含量分别为15.31%～20.41%、62.58%～63.81%和16.30%～21.87%,除粉粒含量接近外,黏粒和砂粒分别为NPKCK1/4M+3/4NP1/2M+1/2NPM和M1/2M+1/2NP1/4M+3/4NPCKNPK;土壤容重、非毛管孔隙度和土壤三相比偏离值分别为1.06～1.23g/cm3、7.8%～11.0%和24.90～27.58,3个指标有机肥及有机肥配施处理均较CK和NPK降低;土壤总孔隙度、毛管孔隙度、最大持水量和田间持水量分别为53.4%～59.9%、42.8%～52.1%、43.30%～56.45%和37.11%～43.14%,4个指标有机肥及有机肥配施处理均较CK和NPK提高。【结论】长期施用有机肥可降低黄壤的黏粒含量和容重,其孔隙度增加和持水性能改善,土壤固相率降低和气相率提高,土壤固-液-气三相比更适宜,生产上应重视黄壤有机肥的施用。     

短期生物炭添加对不同类型土壤细菌和氨氧化微生物的影响

【目的】氨氧化作用是硝化作用的第一步,也是硝化作用的限速步骤,是全球氮循环的关键环节。本试验旨在研究在我国不同类型土壤中添加花生壳生物炭对细菌和氨氧化作用的影响,为生物炭的推广使用提供理论依据。【方法】试验以黄棕壤、潮土、黑土为供试土壤,通过短期培养试验,利用16SrRNA测序研究生物炭对不同类型土壤氨氧化微生物、细菌群落结构以及相关酶基因表达量的影响。每种土壤设置4个处理：CK（不施用化肥和生物炭）,F（单施化肥）,C（单施2%花生壳生物炭）,FC（施用化肥+2%花生壳生物炭）。【结果】施用生物炭后（C、FC）酸性土壤pH显著提高了0.5—1.0个单位,但碱性土壤pH显著降低了0.5—0.6个单位;单施生物炭（C）造成黄棕壤的微生物丰富度和多样性显著提高,潮土在单施生物炭（C）时仅显著提高了土壤的微生物多样性指数,在黑土中施用生物炭和化肥都未显著改变土壤微生物的丰富度和多样性;在3种土壤中氨氧化细菌的丰度皆高于氨氧化古菌,测得的氨氧化细菌的OTU丰度约为氨氧化古菌的8.1倍;生物炭和化肥并未显著改变奇古菌门中的OTU丰度,却对β和γ变形菌中的OTU丰度产生了显著性影响;3种土壤的氨氧化细菌都以β变形菌为主,约占60%;另外,生物炭的施用（C、FC）在PC1（40.4%）上显著改变了黄棕壤的微生物群落结构,在PC1（42.3%）和PC2（21.3%）上都显著改变了潮土的微生物群落结构;施用生物炭后（C、FC）,短期内潮土中氨合成相关酶基因表达量显著降低14.7%—39.9%,氨氧化古菌丰度在单一施炭（C）和化肥与生物炭同施（FC）时分别降低了70.5%和48.7%。【结论】施用生物炭后,短期内显著改变了黄棕壤和潮土的微生物群落结构,并明显抑制了潮土的氨氧化作用。     

稻作条件下不同施肥模式对盐碱化土壤细菌和古菌群落结构的影响

为探讨稻作条件下不同施肥模式对盐碱化土壤细菌和古菌群落结构的影响,实验选取脱硫废弃物(T1)、脱硫废弃物和有机肥混合不同梯度(T2、T3和T4)4个施肥处理盐碱土壤,不施肥土壤(CK)作为对照,利用Illumina Hiseq高通量测序技术解析不同处理土壤特性和细菌、古菌群落结构关系的特征,并对细菌和古菌群落结构与环境因子进行相关性分析。试验结果表明:与CK相比,4种处理均降低了古菌多样性,T2、T3和T4处理增加了细菌的多样性;变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)是所有土样中的优势菌群,占细菌总量的25.7%~31.2%和22.9%~28.1%。施用脱硫废弃物和有机肥料的处理Proteobacteria相对丰度提高了14.0%~36.4%,T1处理降低了9.2%。T1、T2和T3处理的Euryarchaeota相对丰度提高了41.6%~115.2%。不同施肥处理土壤细菌和古菌群落结构存在显著差异。施用脱硫废弃物和有机肥改变了土壤化学性质,其中T4提高了有机碳(6.74%)、碱解氮(37.20%)、速效磷(47.83%)和铵态氮(96.26%)。RDA分析结果显示,硝态氮对土壤细菌和古菌群落结构的影响最大,其次分别是全磷、pH、速效钾、电导率。研究解析了稻作条件下不同施肥模式对盐碱化土壤细菌和古菌群落结构的特征,确定了影响土壤细菌和古菌区系的主效环境因子,脱硫废弃物与有机肥最佳配比模式为T4处理组,该处理不仅提高了土壤养分含量,同时也增加了土壤细菌的多样性,有利于维持良好的土壤生态环境。     

渭北旱塬长期施肥试验中氨氧化细菌的多样性及群落结构分析

以中国科学院长武黄土高原农业生态试验站23 a长期施肥定位试验的土壤样品为研究对象,通过构建氨氧化细菌的amoA基因克隆文库,采用PCR-RFLP方法分析了裸地(LD)、种植不施肥(CK)、单施氮肥(N)、单施磷肥(P)和氮磷共施(NP)这5个处理条件下土壤中氨氧化细菌的多样性及其群落结构.结果表明,N处理的土壤中氨氧化细菌的Shannon-Wiener(H')和Margalef(dMa)指数均最高,其次是CK、NP、P,而LD处理中最低,表明长期单施氮肥后增加了土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,长期种植作物后也同样会增加土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度,但单施磷肥和氮磷共施后土壤中氨氧化细菌的多样性和丰富度都有所降低.基于amoA基因建立的系统进化树显示,所有来自于各处理条件下土壤中氨氧化细菌的优势种群都是属于Nitrosospira和Nitrosospira-like,与Nitrosospira cluster 3聚为一组,但优势菌种在克隆文库中所占的比例不同,表明不同的施肥处理下土壤中氨氧化细菌的群落结构发生了改变.     

长期施用尿素对东北黑土中氨氧化古菌群落的影响

【目的】表征34年施肥条件下东北黑土中氨氧化古菌（AOA）群落特征,明确不同尿素水平对其丰度和群落结构的影响,并与土壤化学性质进行关联分析,探讨引起影响东北黑土中AOA群落变化的主效环境因子,为进一步揭示黑土土壤硝化作用过程和机制,以及改良施肥方式提供依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院34年长期定位试验,选取3组不同施肥处理：无尿素组（对照CK和磷钾处理PK）、一倍尿素组（单施一倍氮肥处理N₁,氮磷处理NP,氮磷钾处理NPK和氮钾处理NK）和二倍尿素组（单施二倍氮肥处理N₂）共7个处理的耕层土壤为研究对象,借助454高通量测序和Real-time PCR技术,以AOA Arch-amoA基因为分子标靶,解析不同尿素水平对黑土中AOA群落组成和丰度的影响,并对AOA群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】随着尿素施用量的增加,黑土中AOA 的Arch-amoA拷贝数由2.64×10⁷/g土壤显著降低至8.34×10⁵/g土壤,且黑土pH是引起其数量降低的直接原因;OTU水平上的聚类和非度量多维度分析（NMDS）结果均表明,相同尿素水平的各处理AOA群落结构相似,不同尿素水平处理间的AOA群落差异显著;冗余分析表明,土壤pH、水溶性有机碳和硝态氮浓度是影响土壤AOA群落变化的主效环境因子（P＜0.05）;系统发育分析表明,东北黑土中AOA主要有Nitrososphaera和Nitrosotalea两个属：无尿素组中99.3%和一倍尿素组中90.1%的Arch-amoA序列归类于Nitrososphaera,二倍尿素组中67.9%的Arch-amoA序列归类于Nitrosotalea。【结论】本研究表征了长期不同施肥下黑土中的AOA群落特征,通过与土壤化学性质耦合分析,确定了引起黑土中AOA群落变化的主要因素。长期施用氮肥的黑土中,AOA Arch-amoA拷贝数和群落结构受尿素施用量的影响显著,低倍尿素提高其多样性,而高倍尿素则使之降低,土壤pH、有机碳和硝态氮浓度是导致AOA群落差异主要因素。     

大豆连作条件下施肥对东北黑土细菌群落的影响

【目的】表征大豆连作条件下不同施肥处理土壤细菌的群落结构特征和组成差异,并侧重分析接种根瘤菌处理的不同之处;与土壤化学性质进行关联分析,探讨引起黑土细菌菌群变化的主效环境因子,为进一步了解连作条件下东北耕地土壤中细菌群落结构的变化以及大豆的高效种植和氮肥减施提供理论支持。【方法】依托5年大豆连作定位试验,选取不施肥(CK)、磷钾肥(PK)、氮磷钾肥(NPK)、磷钾肥+接种根瘤菌(Bradyrhizobium japonicum 5821)处理(PK+5821)共4个处理的耕层土壤为研究对象,采用高通量测序(Illumina HiSeq)和real-time PCR技术,以16S rRNA基因V4区为分子标靶,解析不同施肥处理土壤细菌的菌群变化,并对细菌群落结构与环境因子进行相关性分析。【结果】与CK相比,施肥明显增加了大豆的产量和土壤养分的含量,但单施化肥降低了土壤的pH。接种B.japonicum 5821显著增加了土壤细菌的基因拷贝数,提高了土壤细菌的丰度。细菌门水平和纲水平的群落分析发现,变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和酸杆菌门(Acidobacteria)为土壤中的3大优势菌群,占所有优势菌门的70%以上;施肥明显降低了土壤中放线菌门的相对丰度,这与细菌纲水平的分析一致。多样性分析发现,CK处理与3个施肥处理的丰富度和多样性指数不同,且主坐标分析(PCoA)显示,3个施肥处理的细菌群落结构在PC1轴上聚在一起,而与CK处理是分开的,表明施肥明显改变了土壤细菌的群落构成。冗余分析(RDA)显示,全氮(F=3.2,P=0.002)对土壤细菌群落结构的影响最大,解释了24%的群落变化,各因子的贡献率依次为全氮有效磷速效钾有机质p H;Spearman相关性分析也表明,5项土壤化学指标均与不同优势菌门存在密切的相关关系。【结论】施肥改变了大豆连作条件下土壤细菌的群落结构。全氮是影响土壤细菌群落结构变化的主效环境因子。接种根瘤菌明显提高了大豆产量,同时保持了良好土壤化学性状和土壤菌群结构,很大程度地减少了化学氮肥的施用,对大豆的高效种植和氮肥减施具有重要意义。     

不同施肥模式对设施菜地细菌群落结构及丰度的影响

【目的】研究设施菜地不同施肥处理下细菌群落结构和丰度的变化。【方法】利用16S rRNA基因的末端限制性片段多态性分析（T-RFLP）技术与实时荧光定量（Real-time）PCR 相结合的方法,研究了不施肥（CK）、1/2量氮磷钾化肥+1/2量有机肥（1/2 MNPK）、氮磷钾化肥+有机肥（MNPK）、有机肥（M）、氮磷钾化肥（NPK）5种不同施肥处理对土壤中细菌群落结构和丰度的影响。【结果】147个阳性质粒测序结果显示设施菜地土壤中细菌主要包括厚壁菌门、变形菌门、绿弯菌门、酸杆菌门、拟杆菌门、放线菌门、疣微菌门、蓝藻门、硝化螺旋菌门及浮霉菌门10个门。其中变形细菌（26.53%）、拟杆菌（14.97%）和放线细菌（10.88%）是优势菌,共52.38%。Shannon-Wiener、Simpson’s diversity、Margalef指数均是在1/2 MNPK 处理下0—20 cm表层土壤中达到最高,分别为3.14、0.945、4.31,Evenness指数则以NPK处理0—20 cm土层最高,为0.941。不同施肥处理细菌的主要类群种类及丰度明显不同。RDA分析显示pH（P=0.002）和有机质含量（P=0.006）是造成群落结构差异的主要原因。定量PCR结果显示1/2 MNPK 处理下0—20 cm和20—40 cm土层中细菌的16S rRNA基因丰度最高达5.26×109和4.96×109拷贝数/g,比CK处理增加90.8%和197.5%。【结论】施用有机肥处理的土壤中细菌的优势种群明显不同于单施化肥和不施肥,适量化肥和有机肥配合施用（1/2 MNPK）可以显著增加土壤中细菌的丰度。     

长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构和数量的影响

 【目的】通过对土壤细菌数量和多样性的研究,揭示长期不同施肥制度对土壤微生物生态的影响规律,为中国稻田土壤科学施肥、维护健康土壤微生物生态系统及农业可持续发展等方面提供重要理论和实践依据。【方法】采用末端限制性片段长度多态性分析（T-RFLP）和实时定量（real-time）PCR方法,研究湖南省望城县施用化肥（NPK）和秸秆还田（NPKS）对水稻土细菌群落结构及其多样性和数量的影响。【结果】T-RFLP分析结果表明红壤性水稻土细菌的优势类群为变形菌（150 bp;相对丰度33%—37%）和放线菌（67 bp;相对丰度20%—25%）,施肥对土壤细菌群落结构及其多样性产生了显著影响。典范对应分析（CCA)表明不同处理间细菌群落结构差异显著,而土壤pH和有机碳是影响土壤细菌群落结构的主要因子。多样性指数分析（香农指数和均匀度指数）显示秸秆还田处理的土壤细菌多样性最高,施肥处理（氮磷钾配施和秸秆还田）的土壤细菌多样性均高于不施肥处理。通过实时PCR技术定量了3种施肥处理的土壤细菌数量（4.34×1010—10.94×1010 个拷贝16S rDNA每克土）,与不施肥相比,施肥后土壤细菌数量增加了50%—100%。【结论】长期施肥对红壤性水稻土细菌群落结构及其多样性和数量均产生了深刻的影响,长期化肥和秸秆还田,土壤质量和土壤肥力提高,土壤细菌种群多样性和数量显著增加。     

东北黑土微生物群落对长期施肥及作物的响应

【目的】为表征长达35年轮作与施肥条件下东北黑土微生物群落特征,解析长期施肥及作物对土壤微生物丰度和群落结构的影响,探讨东北黑土微生物群落变化与施肥及不同作物间的相互关系,为进一步改良耕作制度与施肥方式提供依据。【方法】依托黑龙江省农业科学院长期定位试验站,选取玉米和大豆两种作物季的4个不同施肥处理:不施肥处理(CK)、有机肥处理(M)、无机肥处理(NPK)和有机肥配施无机肥处理(MNPK)的耕层土壤为研究对象,处理前加字母m表示玉米季样品,加字母s表示大豆季样品。借助Illumina Miseq高通量测序平台和Real-time PCR技术,以16S rRNA基因为分子标靶,研究作物与施肥方式对黑土中微生物群落结构和丰度的影响,分析群落变化与土壤化学性质的相关性。【结果】玉米季土壤16S rRNA基因拷贝数(6.32×10~8—8.83×10~8/ng DNA)比大豆季的低(0.96×10~9—2.30×10~9/ng DNA);玉米季土壤微生物多样性(ACE指数为3 674.58—4 034.84)也低于大豆季(ACE指数为4 167.47—4 887.36);玉米季的细菌丰度以Acidobacteria(24.47%—27.90%)最高,而大豆季丰度最高的是Proteobacteria(27.78%—34.40%),Bacteroidetes和Actinobacteria丰度在两季作物中差异明显。同一作物季的有机肥无机肥配施处理的16Sr RNA基因拷贝数高于无机肥处理,且有机肥配施无机肥处理的微生物α多样性指数也比无机肥处理的高(sMNPK的Chao1指数比sNPK高出11.89%);不同施肥处理之间群落组成存在差异,Alphaproteobacteria在sMNPK和sNPK处理的相对丰度分别比sCK增加3.31%、5.24%;Gammaproteobacteria在sMNPK和sNPK处理均比sCK处理增加1.72%和1.2%,二者相对丰度变化大。相关性分析显示,16Sr RNA基因拷贝数与土壤硝态氮和速效钾正相关;微生物菌落多样性指数与土壤全氮、硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾等化学性质密切相关。【结论】东北黑土不同作物季和不同施肥均会影响土壤微生物丰度、α多样性和群落结构。有机肥无机肥配施能够有效改变微生物群落结构,提高微生物的丰度和多样性,并提高土壤p H,减缓土壤酸化。     

石灰性紫色水稻土不同土壤深度中厌氧氨氧化细菌对施肥的响应

【目的】研究长期不同施肥处理对水稻土厌氧氨氧化细菌(anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)群落结构和垂直分布特征的影响,深入认识不同施肥处理下石灰性紫色水稻土厌氧氨氧化作用的微生物调控机制,为该地区科学施肥、培肥地力提供理论依据。【方法】利用化学分析、末端限制性片段长度多态性分析(T-RFLP)和荧光定量PCR技术分别对不同施肥处理下石灰性紫色水稻土理化性质、厌氧氨氧化细菌丰度及群落结构进行分析。【结果】理化性质结果显示,相对于无肥处理(CK),氮(N)、氮磷钾肥(NPK)及氮磷钾配施农家肥(NPKM)均会降低土壤p H和硝态氮含量,而增加土壤有机质、全氮和铵态氮含量。随土壤深度增加,土壤p H增加,全氮和硝态氮含量降低,铵态氮含量变化趋势不明显。q PCR结果显示,就土壤层次而言,厌氧氨氧化细菌在0—20 cm层的丰度最高,20—40 cm层最低;就施肥处理而言,氮肥(N)对厌氧氨氧化细菌的丰度促进最为明显。T-RFLP结果表明,厌氧氨氧化细菌在0—20 cm土层群落组成最为丰富,Shannon-wiener多样性指数最高;寡氮肥下其群落组成最为简单,无肥处理下群落结构最为复杂。厌氧氨氧化细菌优势种群属于Candidatus Brocadia。冗余梯度分析(RDA)显示,p H影响是石灰性紫色水稻土厌氧氨氧化细菌群落结构差异的主要环境因子。【结论】本研究显示寡氮处理会降低石灰性紫色水稻土中厌氧氨氧化细菌的多样性但促进其丰度。表层土(0—20 cm)是厌氧氨氧化细菌分布的主要层次。     

黑土细菌及真菌群落对长期施肥响应的差异及其驱动因素

【目的】研究长期施肥对黑土细菌和真菌群落结构影响差异,探索黑土肥力对长期施用化肥和有机肥响应差异的生物学机制,为黑土的肥力培育和合理施肥提供科学理论依据。【方法】基于35年的长期定位施肥试验,采用定量PCR方法和Miseq高通量测序技术,分析长期不施肥（CK）、氮肥（N）、有机肥（M）和有机无机配施肥（MN）处理下,黑土细菌及真菌的数量、群落结构和多样性的差异。同时结合土壤理化性状,探究不同施肥条件下细菌和真菌群落变化的环境驱动因子。【结果】N处理对土壤细菌的数量没有显著影响,但使其群落多样性降低了13.2%-48.5%。N处理使真菌的数量增加了24倍,多样性降低了4.6%-80.3%。与N处理相比,MN处理使细菌数量和多样性分别增加了2倍和7.7%-46.6%,而真菌的数量虽降低了14.2%,但其多样性提高了62%-237%。单施氮肥增加了土壤细菌酸杆菌门（Acidobacteria）中的Acidobacteria_Gp1、Gp3及变形菌门（Proteobacteria）中的α-Proteobacteria的相对丰度,并使土壤真菌中伞菌纲（Agaricomycetes）的相对丰度增加了41倍。与N处理相比,MN处理下细菌的各主要类群丰度未发生显著变化,但M处理下土壤细菌中的α-Proteobacteria、Acidobacteria_Gp1和Gp3丰度分别显著降低了26、97和81个百分点,Acidobacteria_Gp4、Gp6和Plancomycetes的丰度分别显著增加了11倍、9倍和2倍。细菌群落结构在MN与N处理之间无显著差异,明显区别于CK和M处理,pH为主要驱动因素,其阈值为6.07;真菌群落结构在CK、M和MN处理下相似,显著区别于N处理,两组处理之间差异由速效钾含量（125.5 mg·kg^-1）驱动。另外,有机质含量对于细菌和真菌群落均是重要的驱动因素,但调控细菌群落结构的阈值为28.4 g·kg^-1,而驱动真菌群落结构的阈值为30.8 g·kg^-1。【结论】黑土细菌对有机肥的响应较强,而真菌对化肥更为敏感。长期施用化肥会刺激土壤中嗜酸细菌和真菌的生长,而有机无机肥配施可提高土壤微生物群落多样性,刺激有益菌的生长。土壤pH和有效钾含量分别是调控细菌和真菌群落结构的重要影响因素,在黑土肥力培育中应引起充分的重视。     

长期施肥对植烟土壤养分及微生物群落结构的影响

【目的】了解施肥与土壤培肥和作物真菌病害的关系,为烤烟科学施肥、保持农业生产的长期可持续发展积累资料。【方法】利用云南省烟草农业科学研究院的长期肥料定位试验,设置长期不施肥(CK)、纯施化肥(CF)和有机无机肥配施(MCF)等处理,采用常规分析方法测定磷脂脂肪酸(PLFAs)和454高通量测序技术,分别就施肥对植烟土壤有机质、养分和微生物群落结构的影响进行分析。【结果】经16年长期施肥后,MCF使土壤有机质提高19.63%,有效磷增加;CF降低土壤有机质20.56%,碱解氮和有效钾减少。施肥显著增加微生物标记性磷脂脂肪酸(PLFAs)的种类和总量,尤以MCF最为显著,说明施肥尤其是MCF显著提高了土壤中微生物种群和数量。但是,在CF处理的土壤中,异养性微生物??真菌的PLFAs占微生物总量的比例是MCF的2.52倍,真菌种群数(OTUs)比MCF提高25.91%,真菌群落的多样性、均匀度和优势度指数也显著高于CK和MCF,说明施用化肥改变了土壤生态环境,有益于真菌生长繁殖,使真菌种群增加,密度增大,优势种群突出,导致土壤真菌化。土壤真菌群落由子囊菌门、担子菌门、接合菌门、壶菌门和尚待鉴定的真菌等构成,子囊菌门占绝大多数。前20种优势菌株的丰富度高达33.01%—49.28%,其中CK和MCF有15种相同,CK和CF仅6种一致。【结论】长期持续施用化肥可提高作物真菌病害的发生几率,降低土壤有机质;土壤特性是影响真菌种群的重要因素之一,MCF对土壤优势真菌的影响较小,而CF显著改变了土壤真菌的种群结构。